PLC課程設(shè)計(jì)坐標(biāo)式機(jī)械手

PAGEPAGE6目錄TOC\o"1-4"\h\z\u第一章設(shè)計(jì)要求 31.1控制要求 31．2I/O編址并畫(huà)出工作框圖 51．3編程并調(diào)試 51．4I/O端子接線圖 5第二章工藝過(guò)程 6第三章操作面板布置 8第四章輸入/輸出端子地址分配 9第五章程序規(guī)劃及編制 10第六章單操作工作的程序 11第七章自動(dòng)操作程序 12第八章PLC外圍端子接線圖 17第九章總結(jié) 18參考文獻(xiàn) 19第一章設(shè)計(jì)要求圖1坐標(biāo)式機(jī)械手動(dòng)作原理圖1.1控制要求如圖1所示，將物體從位置A搬至位置B機(jī)械手整個(gè)搬運(yùn)過(guò)程要求都能自動(dòng)控制。在啟動(dòng)過(guò)程中能切換到手動(dòng)控制及自動(dòng)控制或半自動(dòng)控制(又稱單周期控制)，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。圖2是機(jī)械手控制系統(tǒng)的邏輯流程圖。系統(tǒng)啟動(dòng)之前，機(jī)械手處于原始位置，條件是機(jī)械手在高位﹑左位。原位原位夾緊下降上升右移停止左移上升松開(kāi)下降低位工件延時(shí)高位低位延時(shí)高位左位右位啟動(dòng)如圖2機(jī)械手控制程序的流程圖動(dòng)作順序：機(jī)械手從原點(diǎn)位置起始下移到A處下限位→從A處夾緊物體后上升至上限位→右移至右限位→機(jī)械手下降至B處下限位→將物體放置在B處后→上升至上限位→左移至左限位（原點(diǎn)）為一個(gè)循環(huán)。（2）上限、A、B下限、左限、右限分別由限位開(kāi)關(guān)控制；機(jī)械手設(shè)立起動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)。（3）機(jī)械手夾緊或松開(kāi)的工作狀態(tài)以及到達(dá)每一個(gè)工位時(shí)，均應(yīng)有狀態(tài)顯示。（4）機(jī)械手的夾緊和放松動(dòng)作均應(yīng)有1s延時(shí)，然后上升；機(jī)械手每到達(dá)一個(gè)位置均有0.5s的停頓延時(shí)，然后進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作。（5）若機(jī)械手停止時(shí)不在原點(diǎn)位置，可通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)分別控制機(jī)械手的上升和左移，使之回到原點(diǎn)。（6）要求循環(huán)120次后自動(dòng)停止工作并警鈴報(bào)警1．2I/O編址并畫(huà)出工作框圖1．3編程并調(diào)試1．4I/O端子接線圖第二章工藝過(guò)程機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸則由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈二位電磁閥控制。例如當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松夾緊由一個(gè)單線圈二位電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當(dāng)該線圈通電時(shí)，機(jī)械手夾緊，該線圈斷電時(shí)，機(jī)械手放松。當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí)，為了確保安全，必須在右工作臺(tái)上無(wú)工作時(shí)才允許機(jī)械手下降。也就是說(shuō)，若上一次搬運(yùn)到右工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí)，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降。機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程分解圖3所示。從原點(diǎn)開(kāi)始，按下起動(dòng)按鈕時(shí)，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，機(jī)械手下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。右移到位時(shí)，碰到右限位開(kāi)關(guān)，右移電磁閥斷電，機(jī)械手右移停止。若此時(shí)工作臺(tái)上無(wú)工件，則光電開(kāi)關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，機(jī)械手下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電；機(jī)械手放松，放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左限位開(kāi)關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)8步動(dòng)作完成了一個(gè)周期。圖3機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程分解圖機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。手動(dòng)操作：用按鈕對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行操作控制。例如，當(dāng)選擇上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降；按下停止按鈕，機(jī)械手上升。當(dāng)選擇左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，上下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右移；按下停止按鈕，機(jī)械手左移。當(dāng)選擇夾緊放松運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手夾緊；按下停止按鈕，機(jī)械手放松。步進(jìn)操作：每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一次動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)的、連續(xù)不斷的周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。第三章操作面板布置根據(jù)控制要求，需安排一些操作開(kāi)關(guān)，并設(shè)計(jì)控制箱面板布置圖如圖4圖4操作面板布置圖圖4中，接通單操作方式。按加載選擇開(kāi)關(guān)的位置，用啟動(dòng)∕停止按鈕選擇加載操作，當(dāng)加載選擇開(kāi)關(guān)打到左∕右位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右行；若按下停止按鈕，機(jī)械手左行。上述操作可用于使機(jī)械手回到原點(diǎn)。接通步進(jìn)方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，向前操作一步；每按啟動(dòng)按鈕一次，操作一次。接通單周期操作方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)操作一個(gè)周期。接通連續(xù)操作方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，連續(xù)執(zhí)行自動(dòng)周期操作，當(dāng)按下停止按鈕，機(jī)械手完成此周期后自動(dòng)回到原點(diǎn)并不再動(dòng)作。第四章輸入/輸出端子地址分配該機(jī)械手控制系統(tǒng)所采用的PLC是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7-200CPU224，圖5是S7-200CPU224輸入/輸出端子地址分配圖。該機(jī)械手控制系統(tǒng)共使用了14個(gè)輸入點(diǎn)，6個(gè)輸出點(diǎn)。圖5機(jī)械手的輸入/輸出接線圖第五章程序規(guī)劃及編制為了在程序中安排機(jī)械手控制系統(tǒng)單操作、步進(jìn)操作、自動(dòng)操作等功能程序，規(guī)劃程序整體結(jié)構(gòu)如圖6所示圖6機(jī)械手控制系統(tǒng)整體程序圖若選擇單操作工作方式，I0.7斷開(kāi)，接著執(zhí)行單操作程序。單操作程序可以獨(dú)立于自動(dòng)操作程序，可另行設(shè)計(jì)。在單周期工作方式下，可執(zhí)行自動(dòng)操作程序。在步進(jìn)工作方式下，執(zhí)行步進(jìn)操作程序，按一下按鈕執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作，并按規(guī)定順序進(jìn)行。在需要自動(dòng)操作方式時(shí)，中間繼電器M1.0接通。步進(jìn)工作方式，單操作工作方式和自動(dòng)操作方式，都用同樣的輸出繼電器第六章單操作工作的程序如圖7是實(shí)現(xiàn)單操作工作的梯形圖程序圖7機(jī)械手單操作梯形圖為避免發(fā)生誤動(dòng)作，插入了一些連鎖電路。例如，將加載開(kāi)關(guān)扳到“左右”檔時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右行；按下停止按鈕，機(jī)械手向左行。這兩個(gè)動(dòng)作只有當(dāng)機(jī)械手處在上限時(shí)才能執(zhí)行。將加載開(kāi)關(guān)扳到“夾/松”檔，按下啟動(dòng)按鈕，執(zhí)行夾緊動(dòng)作；按下停止按鈕，松開(kāi)。將加載開(kāi)關(guān)扳到“上/下”檔，按下啟動(dòng)按鈕，下降；按停止按鈕，上升。第七章自動(dòng)操作程序如圖8是機(jī)械手自動(dòng)操作功能圖，圖9是與之對(duì)應(yīng)的梯形圖圖8自動(dòng)操作順序功能圖圖9自動(dòng)操作梯形圖PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN時(shí)，初始脈沖SM0.1對(duì)狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，將狀態(tài)繼電器S0.0置1，這是第一步。按下啟動(dòng)按鈕后，置位狀態(tài)繼電器S0.1，同時(shí)將原工作狀態(tài)繼電器S0.0清零，輸出繼電器Q0.0得電，Q0.5復(fù)位，原點(diǎn)指示燈熄滅，執(zhí)行下降動(dòng)作。當(dāng)下降到底碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，I0.1接通，將狀態(tài)繼電器S0.2置1，同時(shí)將狀態(tài)繼電器S0.1清零，輸出繼電器S0.0復(fù)位，Q0.2置1，于是機(jī)械手停止下降，執(zhí)行夾緊動(dòng)作；定時(shí)器T37開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)1.7s后，接通T37動(dòng)合觸點(diǎn)將狀態(tài)繼電器S0.3置1，同時(shí)將狀態(tài)繼電器S0.2清零，而輸出繼電器Q0.1得電，執(zhí)行上升動(dòng)作。由于Q0.2已經(jīng)被置1，夾緊動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)上升到上限位時(shí)，I0.2接通，將狀態(tài)繼電器S0.4置1，同時(shí)將繼電器S0.3清零，Q0.1失電，不再上升，而Q0.3得電，執(zhí)行右行動(dòng)作。當(dāng)右行至右限位時(shí)，I0.3接通，Q0.3失電，機(jī)械手右行停止，若此時(shí)I0.5接通，則將狀態(tài)繼電器S0.5置1，同時(shí)將狀態(tài)繼電器S0.4清零，而Q0.0再次得電，執(zhí)行下降動(dòng)作。當(dāng)下降到底碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，I0.1接通，將狀態(tài)繼電器S0.6置1，同時(shí)將狀態(tài)繼電器S0.5清零，輸出繼電器Q0.0復(fù)位，Q0.2置1，于是機(jī)械手停止下降，執(zhí)行松開(kāi)動(dòng)作；定時(shí)器T38開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)1.5s后，接通T38動(dòng)合觸點(diǎn)狀態(tài)繼電器S0.7置1，同時(shí)將狀態(tài)繼電器S0.6清零，而輸出繼電器Q0.1再次得電，執(zhí)行上升動(dòng)作。行至上限位置，I0.2接通，將狀態(tài)繼電器S1.0置1，同時(shí)將狀態(tài)繼電器S0.7清零，Q0.1失電，停止上升而Q0.4得電，執(zhí)行左行動(dòng)作。到達(dá)左限位，I0.4接通，將狀態(tài)繼電器S0.1清零。如果此工作狀態(tài)為連續(xù)工作狀態(tài)，M1.0置1，即將狀態(tài)繼電器S0.1置1，重復(fù)執(zhí)行自動(dòng)程序。若為單周期操作方式，狀態(tài)繼電器S0.0置1，則機(jī)械手停在原點(diǎn)。在運(yùn)行中，如按停止按鈕，機(jī)械手的動(dòng)作執(zhí)行完當(dāng)前一個(gè)周期后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。在運(yùn)行中，PLC掉電，機(jī)械手動(dòng)作停止。重新啟動(dòng)時(shí)，先用手動(dòng)操作將機(jī)械手移回原點(diǎn)，再按啟動(dòng)按鈕，便可重新開(kāi)始自動(dòng)操作。步進(jìn)動(dòng)作是指按下啟動(dòng)按鈕動(dòng)作1次。步進(jìn)動(dòng)作功能圖與圖7相似，只是每步動(dòng)作都需按1次啟動(dòng)按鈕。步進(jìn)操作所用的輸出繼電器，定時(shí)器與其他操作所用的輸出繼電器，定時(shí)器相同第八章PLC外圍端子接線圖圖10PLC外圍端子接線圖第九章總結(jié)本課程設(shè)計(jì)是在肖清老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。從在做設(shè)計(jì)以來(lái)，我不僅在專業(yè)上有了很大的進(jìn)步，而且恩師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、務(wù)實(shí)工作作風(fēng)、高度的責(zé)任心，也使我受益非淺。在此，我要向肖清老師表示深深的敬意和衷心的感謝!在這三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，第一個(gè)星期時(shí)收集課程設(shè)計(jì)的相關(guān)資料。起初拿到這個(gè)題目時(shí)。根本就不知如何下手，所有的資料都是從網(wǎng)上和書(shū)本上搜集的。在程序調(diào)試及圖形繪制中，遇到了不少的問(wèn)題。最后在同學(xué)和老師的幫助下，這些問(wèn)題都得到了解決。此外，作者在學(xué)習(xí)期間，還得到許多老師、同學(xué)、朋友的幫助，在此表示衷心的感謝!三年里有許多讓我感動(dòng)的事和讓我感激的人。但由于時(shí)間的倉(cāng)促和主客觀條件的限制我們只是做出模型做演示，當(dāng)然這與真正的實(shí)物相比，在工藝上還有很大差距，盡管有些不太完美的地方，但我們已經(jīng)很努力了。最后祝愿老師們工作順利，身體健康！祝愿同學(xué)們學(xué)業(yè)有成，一切順利！參考文獻(xiàn)[1]肖清、王忠鋒.西門子PLC課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).2009[2]袁任光.編程序控制器應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例.廣州.華南理工大學(xué)出版社.1997[3]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社.2005[4]王兆安等.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[5]胡壽松等.自動(dòng)控制原理.北京：科學(xué)出版社，2004[6]孫亮等.自動(dòng)控制原理.北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2001[7]吳浩烈.電機(jī)及電力拖動(dòng)基礎(chǔ).重慶：重慶大學(xué)