簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)與PLC課程設(shè)計(jì)題目：簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)機(jī)械手地PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別：機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)： 機(jī)自081班時(shí) 間：2011年12月1日指導(dǎo)教師：馮治國(guó)1.設(shè)計(jì)地目地1通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)地基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)及基本技能 進(jìn)行分析和解決實(shí)際問題地能力.2使學(xué)生受到PLC系統(tǒng)開發(fā)地綜合訓(xùn)練，達(dá)到能夠進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施 地目地.3使學(xué)生掌握簡(jiǎn)易機(jī)械手地電器工作原理.2設(shè)計(jì)內(nèi)容1 .目錄2 .原理介紹和分析部分3 .根據(jù)要求選擇系統(tǒng)方案4 . PLC選擇及I/O及其它PLC元器件分配5 .程序框圖和程序設(shè)計(jì)6 .心得體會(huì).7 .設(shè)計(jì)任務(wù)和要

2、求1 .提交報(bào)告一份（主要組成：功能闡述、流程圖、I/O分配、電氣原理圖、梯形圖）2 .字?jǐn)?shù) >30003 .報(bào)告相似程度> 80%,按不及格處理4 .交作業(yè)時(shí)間：12.34器材簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)機(jī)械手5參考資料1宮淑貞 徐世許 主編可編程控制器原理及應(yīng)用北京人民郵電出版社2009.4一、機(jī)械手地控制及說明一、課題內(nèi)容1.如圖所示為一簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)機(jī)械手地工藝流程圖.該機(jī)械手是一個(gè)水平/垂 直位移地機(jī)械設(shè)備，具操作是將工件從左工作臺(tái)搬運(yùn)到右工作臺(tái)，由光耦合器 VLC來檢測(cè)工作臺(tái)上有沒有工件.機(jī)械手通常位于原點(diǎn)，它地動(dòng)作全部由氣缸 驅(qū)動(dòng)，而氣缸則由相應(yīng)地電磁閥控制.其中，上升/下降和左移/右

3、移分別由雙線 圈二位電磁閥控制，放松/夾緊由一個(gè)單線圈二位電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控 制.機(jī)械手工作循環(huán)過程示意圖如圖2所示.從圖中可見，機(jī)械手工作循環(huán)過程主要有8個(gè)動(dòng)作，即為：原位f下降f夾緊一上升一半移上左移一上升一放松一下降T左移Q4.3二機(jī)械手地控制系統(tǒng)要求分析機(jī)械手動(dòng)作示意圖如圖1所示.其全部動(dòng)作由汽缸驅(qū)動(dòng)，而汽缸又由相應(yīng) 地電磁閥和繼電器控制.其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩位繼 電器控制.下降繼電器線圈通電時(shí)，機(jī)械手下降；下降繼電器線圈斷電時(shí) ，機(jī) 械手下降停止.只有上升繼電器線圈通電時(shí)，機(jī)械手才上升；上升繼電器線圈 斷電時(shí)，機(jī)械手上升停止.同樣，左移/右移分別由左移繼

4、電器和右移繼電器 控制.機(jī)械手地放松/夾緊由一個(gè)單線圈（稱為夾緊電磁閥）控制.該線圈通電, 機(jī)械手夾緊；該線圈斷電，機(jī)械手放松.機(jī)械手地動(dòng)作過程如圖2所示.從原點(diǎn)開始按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，下降繼電器 線圈通電，機(jī)械手開始下降.下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降繼電器線圈斷 電，下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊，夾緊后，上升繼電器線圈開 始通電，機(jī)械手上升；上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升繼電器線圈斷電，上開停止；同時(shí)接通右移繼電器，機(jī)械手右移，右移到位時(shí)，碰到右移極限位開 關(guān),右移繼電器線圈斷電，右移停止.此時(shí)，右工作臺(tái)上無工作，則光電開關(guān)接通, 下降繼電器線圈接通，機(jī)械手下降.下降到底時(shí)碰到

5、下限位開關(guān)下降繼電器線 圈斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松，放松后，上升繼電器線 圈通電，機(jī)械手上升，上升到極限時(shí)碰到極限位開關(guān)，上升繼電器斷電，上升停 止；同時(shí)接通左移繼電器，機(jī)械手左移；左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左極限開關(guān)，左 移繼電器線圈斷電，左移停止.至此，機(jī)械手經(jīng)過八步動(dòng)作完成一個(gè)循環(huán).三PLC地共有選型及I/O 口接線圖根據(jù)控制要求共有20個(gè)輸入和5個(gè)輸出，共有25個(gè)點(diǎn)數(shù)，按照設(shè)計(jì)要求 和需要我們選用了三菱FX系列中地FX2-48 MR作為設(shè)計(jì)主體，其輸入與輸 出接線圖及控制面板如圖所示：FV上升/下降KM2FRL L L1M1QF左/右移KM3KM5KM1夾緊/放松KM4_

6、124 VYA4M2、一、QF QF 外圍接PLC機(jī)械手主I/O 口分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編碼名稱代號(hào)輸 出 點(diǎn) 編 碼上限位SQ1X0YV1Y0下限位SQ2X1下降YV2Y1左限位SQ3X2右移YV3Y2 :右限位SQ4X3左移YV4Y3下降點(diǎn)SB1X4:夾緊YV5Y4 1上升點(diǎn)SB2X5左移點(diǎn)SB3X6右移點(diǎn)SB4X7啟動(dòng)SB5X8外圍電路(2)-PLC四初始化程序設(shè)計(jì)在主電路中 KM1、KM2、KM3、KM4為繼電器,YA4是電磁閥.當(dāng)PLC中輸出Y0時(shí),KV1導(dǎo)通同時(shí)接觸器KM1導(dǎo)通繼電器動(dòng)作，機(jī)械手上升；當(dāng)原點(diǎn)位置條件初始狀態(tài)KM2通電時(shí)繼電器動(dòng)作，機(jī)械手下降；當(dāng)KM3

7、導(dǎo)通時(shí)繼電器動(dòng)作，機(jī)械手右移；當(dāng)KM4導(dǎo)通時(shí)繼電器動(dòng)作，機(jī)械手左移；當(dāng)KM5通電時(shí)電磁閥動(dòng)作，使 機(jī)械手夾緊或放松，而圖中地FV為短路保護(hù)，F(xiàn)R為過載保護(hù).M8044特殊輔 助繼電器作為原點(diǎn)位置條件用，當(dāng)原點(diǎn)位置條件滿足時(shí) M8044接通.,X24I卜M3041u單步單周朗自動(dòng)X10|SET | MS042手5奮作X10I I手動(dòng)XIIX17M8040回原點(diǎn)信|卜 X12X13HI單步X17的周期停止M8042X14N18Q41i 自動(dòng)X24I 啟動(dòng)啟動(dòng)K15Li原點(diǎn)M8002初蛤脈沖 MB040保持M8000RVN監(jiān)控工ST內(nèi)部單步/單周期自動(dòng)梯形圖M3047允許5Tg控1 .為了使I ST

8、指令在每個(gè)掃描周期內(nèi)均執(zhí)行，用PLC “RUN”時(shí)ON 和M 8000驅(qū)動(dòng).2 .使用1ST指令時(shí)五種工作方式加三種必要地按鈕，共八種控制信號(hào)：A手動(dòng)方式B回原點(diǎn)方式C單步方式D單周期方式E自動(dòng)連續(xù) 方式F回原點(diǎn)方式 G啟動(dòng)按鈕 H停止按鈕3 .使用1ST指令后,PLC自動(dòng)把狀態(tài)元件S中S0-S2分配給了 3大類 模式地初始化狀態(tài)用，且規(guī)定S0用于手動(dòng),S1用于回原點(diǎn)，S2用于自 動(dòng)/單步/單周期.S10-S19用于回原點(diǎn)程序模塊中地狀態(tài).因此指令 格式中地S20是用戶可以分配給自動(dòng)/單周期/單步地最小狀態(tài)號(hào).下 圖為置初始狀態(tài) 1ST指令自動(dòng)動(dòng)作地特殊輔助繼電器M8040M8047地動(dòng)作內(nèi)容

9、.M8040是禁止轉(zhuǎn)移用輔助繼電器，當(dāng)M8040=ON時(shí)就禁止所有狀態(tài)轉(zhuǎn) 移，手動(dòng)狀態(tài)下 M8040總是接通地.在原點(diǎn)、單周期運(yùn)動(dòng)時(shí)按動(dòng)停止按鈕后 一直到再按啟動(dòng)按鈕地時(shí)間內(nèi)，M8040 一直保持ON狀態(tài).單步執(zhí)行時(shí)M8040 常通，但是再按動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)，M8040=OFF,使?fàn)顟B(tài)可以順序轉(zhuǎn)移一步.轉(zhuǎn)移開始特殊輔助繼電器 M8041是初始狀態(tài)S2向另一狀態(tài)轉(zhuǎn)移地轉(zhuǎn) 移條件輔助繼電器.手動(dòng)加原點(diǎn)M8041不動(dòng)作，單步、單周期時(shí)，僅在按動(dòng)啟 動(dòng)按鈕時(shí)動(dòng)作，自動(dòng)時(shí)按啟動(dòng)按鈕后保持為M8041=ON,按停止按鈕后M8041=OFF.啟動(dòng)脈沖輔助繼電器M8042是在啟動(dòng)按鈕按下時(shí)瞬間接通.特殊輔助繼 電

10、器M8044是原點(diǎn)條件，M8043是回原點(diǎn)結(jié)束，這兩個(gè)元件應(yīng)由用戶程序控 制.1手動(dòng)方式程序手動(dòng)方式梯形圖程序如圖所示,S0手動(dòng)方式地初始狀態(tài)，手動(dòng)方式地夾 緊、放松及上升、下降是由相應(yīng)地按鈕來控制地.50手動(dòng)方式初始狀態(tài)I產(chǎn)力壬上升Y4下降輸入Y2_II竹UO下降X6左移輸入膻 Y2II十燈右移輸入” Y*上限位手動(dòng)方式梯形圖程序?qū)⑦x擇開關(guān)撥到手東方示（X10置1）按啟動(dòng)按鈕（X24） ,S0獲得狀 態(tài)，按下降開關(guān)X6,下降開始直到碰到下限位開關(guān)（X1）下降結(jié)束，在按下火 緊開關(guān)（X21）夾緊動(dòng)作開始（Y4置1）,按下上升開關(guān)（X4）上升動(dòng)作開 始，當(dāng)動(dòng)作碰到上限位開關(guān)（X0）上升結(jié)束；按下

11、右移開關(guān)（X7）右移動(dòng) 作開始，直到碰到右限位開關(guān)（X3）動(dòng)作結(jié)束；按左移開關(guān)（X6）動(dòng)作左 移,直到碰到左限位開關(guān)（X2）動(dòng)作結(jié)束，按放松按鈕（X22）機(jī)械手方松（Y4復(fù)位0）.2回原點(diǎn)方式程序在我們地自動(dòng)/單步/單周期運(yùn)行之前我們通常要讓機(jī)械手回到原點(diǎn)，才 能讓他完成自動(dòng)運(yùn)行地動(dòng)作.回原點(diǎn)方式也屬于自動(dòng)程序地一種，在機(jī)械手地自動(dòng)操作中，由于操作地 動(dòng)作復(fù)雜不容易直接設(shè)計(jì)出梯形圖，可以先畫出自動(dòng)操作地流程圖，用以表示 動(dòng)作地順序和轉(zhuǎn)換地條件，然后根據(jù)所采用地控制方法設(shè)計(jì)梯形圖比較簡(jiǎn)單 所以后面地自動(dòng)程序都采用流程圖來完成將操作板上地工作方式打到回原點(diǎn)位置（X11,S1置1）,此時(shí)S1獲得信

12、號(hào).當(dāng)按下回原點(diǎn)啟動(dòng)開關(guān)（X11） ,S10得到信號(hào)，同時(shí)下降運(yùn)行停止，機(jī)械手松開,上升運(yùn)動(dòng)開始，直到碰到上限位開關(guān)（X0）接通S11此時(shí)右移停止，左 移運(yùn)動(dòng)開始，直到碰到左限位開關(guān)（X2）接通S12此時(shí)卒&出M8043回歸完 成，信號(hào)自動(dòng)返回給S12動(dòng)作結(jié)束.其原理如圖所示:放松至位：下陣“輸出上升笠性“育移”輸出左移回原點(diǎn)結(jié)束IsJ原點(diǎn)方式放松下降上升右移左移回原點(diǎn)方式梯/圖3自動(dòng)方式控制在自動(dòng)程序中包括單周期、單步運(yùn)行方式 .將控制面上地工作方式撥到自動(dòng)工作方式（X14）,然后按啟動(dòng)按鈕（X24）,此時(shí)M8041導(dǎo)通置1 （附:在使用自動(dòng)單步運(yùn)行、單周期運(yùn)行之前我們都得先回原點(diǎn)使

13、M8044通過置1）,此時(shí)S2導(dǎo)通到S21下降動(dòng)彳開始，直到碰到限位開關(guān)（X1）,停止下降, 導(dǎo)通S26并停留2秒鐘，然后導(dǎo)通S27機(jī)械手放松并開始上升，直到碰到上限 位開關(guān)，上升停止.S28導(dǎo)通，機(jī)械手左移，碰到左限位開關(guān)，信號(hào)返回給S2,達(dá)到 循環(huán)動(dòng)作，直到按下停止開關(guān)（X17）,所有動(dòng)作停止.下圖為自動(dòng)方式地梯形圖 與狀態(tài)圖夾緊自動(dòng)方式狀態(tài)圖< 13左移自動(dòng)方式梯形圖如下圖所示下降夾紫上升右移下降放松上升左移4單步運(yùn)行、單周期運(yùn)行將控制面板上地工作方式撥到單步工作方式上，每按一次啟動(dòng)按鈕機(jī)械手就 運(yùn)到一次運(yùn)動(dòng)一個(gè)步驟.將開關(guān)撥到單周期工作方式上，按動(dòng)一次啟動(dòng)按鈕機(jī) 械手自動(dòng)完成一個(gè)

14、周期地動(dòng)作，其工作原理與自動(dòng)方式一樣.5程序地語(yǔ)句表手動(dòng)方式、回原點(diǎn)方式、自動(dòng)、單步、單周期方式語(yǔ)句表分別為：(1)初始狀態(tài)語(yǔ)句表步序指令0LD X01AND X22ANI Y43OUT M80444LD M800051ST X10 S20 S28(2)手動(dòng)狀態(tài)語(yǔ)句表步序指令步序指令0STL S012OUT Y11L D X2113L D X72RET Y414ANI X03L D X2215ANI X24RST Y416ANI Y25L D X517OUT Y36ANI Y118L D X77ANI X019ANI X08OUT Y020ANI X39L D X421ANI Y310ANI

15、Y022OUT Y211ANI X123(3)自動(dòng)方式語(yǔ)句表步序指令步序指令0STL S220SET S251L D M804121STL S252AND M804422LDI X203SET S2123OUT Y14STL S2124L D X15OUT Y125SET S266L D X126STL S267SET S2227OUT T1 K208STL S2228L D T19OUT TO K2029SET S2710L D T030STL S2711SET S2331SET Y412STL S2332OUT Y013SET Y433L D X014OUT Y034SET S2815L

16、D X035STL S2816SET S2436OUT Y317STL S2437L D X318OUT Y238OUT S219L D X239RET(4)回原點(diǎn)方式語(yǔ)句表步序指令步序指令0STL S110RST Y21L D X1511OUT Y32SET S1012L D X23STL S1013SET S124RST Y414STL S125RST Y115SET M80436OUT Y016RST S127L D X017OUT S128SET S1118RET9STL S11(5)內(nèi)部單步、單周期自動(dòng)梯形圖地語(yǔ)句表步序指令步序指令0L D X1415L D X121OR X2416ORB2AND M804117L D X133ANI X1718AND X174AND X1219ORB5OR X1320L D M80026L D X1421ORB7ORB22L D M80428L D X2423ORB9OR X1524ANI M804210ANI X1025ORB11SET M804226OUT M804012L D X1027L D M800013L D X1128OUT M804714AND X17四設(shè)計(jì)小節(jié)本次設(shè)計(jì)完成了簡(jiǎn)單地機(jī)械手地工作原理及 PLC電氣部分地設(shè)計(jì).在這段 時(shí)間地設(shè)計(jì)中，參考了大量地參考資料，同時(shí)我們也作了大量地社會(huì)調(diào)查，結(jié) 合實(shí)際完成