論文機械手控制程序畢業(yè)設計汕頭大學.doc

畢 業(yè)論 文鑒 定 書設 計題目：機械手PLC控制程序院（系）專業(yè)班級姓 名學 號完成日期： 2011 年 4月 5 日摘要：本課題是為設計簡易機械手控制程序,工業(yè)生產(chǎn)中機械手是按照預定要求輸送工件或握持工具進行操作的自動化技術設備，對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進一步發(fā)展起著重要作用。傳統(tǒng)工藝中采用繼電器控制時，需要的繼電器多，接線復雜，因此故障多，維修困難，費時費工，不僅加大了成本，而且影響設備的工效。在控制系統(tǒng)的設計過程中，本課題用日本三菱公司生產(chǎn)的F1F2 系列PLC可編程控制器作為控制主機，行程開關的開合作為中間動作信號，在加上PLC內(nèi)部延時繼電器的使用對該機械手進行了編程，提出了一份有不同功能模塊的梯形圖。根據(jù)機械手的運動規(guī)律：左右、上下、夾松等進行軟件編程。實現(xiàn)了手動操作，即：用按鈕操作，對機械手的每一種運動單獨進行控制；自動操作包括單步、單周期和連續(xù)操作。采用PLC控制使接線簡化，安裝方便，而且保證運行的可靠性，減少維修量，提高了工效。運用FXGPWIN配合GT Designer(觸摸屏畫面制作)技術對簡易機械手進行仿真測試，使其能將基本的運動更具體的展現(xiàn)在人們面前。關鍵字 機械手， PLC，F(xiàn)XGPWIN，GT Designer。前言隨著PLC應用領域的不斷拓寬,PLC的定義也在不斷完善中。國際電工委員會(IEC)在1987年2月頒布的可編程控制器標準草案的第三稿中將PLC定義為:“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程的存儲器用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌鹩嘘P設備,都應按易于工業(yè)控制器系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充起功能的原則設計?！睂嶋H上現(xiàn)在PLC的功能早已經(jīng)超出它的定義范圍。現(xiàn)在PLC主要應用于開關量的邏輯控制、運動控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等。隨著機械手技術的飛速發(fā)展和機械手應用領域的不斷深化,不僅要求起控制可靠性強、使用靈活性高和操作靈活性好,還要起成本低、可開發(fā)經(jīng)濟性強。PLC I/O接線圖PLC I/O分配情況輸入點說明輸入點說明輸出點說明X0選擇開關X10啟動按鈕Y0機械手原點指示X1選擇開關X11停止按鈕Y1機械手夾緊松開指示X2下限1X12下降按鈕Y2機械手下降指示X3上限1X13上升按鈕Y3機械手上升指示X4右限X14右行按鈕Y4機械手右行指示X5下限2X15左行按鈕Y5機械手左行指示X6上限2X16松開按鈕I/O分配情況一覽X7左限X17夾緊按鈕X20急停按鈕系統(tǒng)設計圖機械手傳送工件機械運動狀態(tài)示意圖 PLC控制程序梯形圖數(shù)控系統(tǒng)的設計也有一定的借鑒價值。本觸摸屏畫面圖觸摸屏I/O分配情況一覽輸入點說明輸入點說明輸出點說明M101選擇開關M111停止按鈕Y1機械手夾緊松開指示M102下限1M112下降按鈕Y2機械手下降指示M103上限1M113上升按鈕Y3機械手上升指示M104右限M114右行按鈕Y4機械手右行指示M105下限2M115左行按鈕Y5機械手左行指示M106上限2M116松開按鈕Y6單周期運行Y7連續(xù)運行M107左限M117夾緊按鈕Y10單周步進Y11點動M120急停按鈕觸摸屏I/O分配情況一覽控制要求1動作功能YV0=1: 夾緊； YV0=0 松開；YV1=1: 下降； YV1=0: 下降停止；YV2=1: 上升； YV2=0: 上升停止；YV3=1: 右行； YV3=0: 右行停止；YV4=1: 左行； YV4=1: 左行停止；2初始狀態(tài)只要電源接通，并同時滿足如下三個條件，則認為機械手處于初始狀態(tài)，這時指示燈HL1亮：（1） SQ5=1(已上升到最高位置)（2） SQ6=1(已左行到最左位置)（3） YV0=0(已松開工件)3用PLC程序控制機械傳送工件，工作方式有點動方式、單周期運行方式、連續(xù)運行方式和單周步進方式四種，用2個選擇開關SA1和SA2選擇系統(tǒng)工作方式，如下表所示：序號SA1SA2被選擇的工作方式000單周期運行101連續(xù)運行210單周步進311點動4各種工作方式的控制要求如下：（1）單周期運行方式的控制要求如下： 在初始狀態(tài)下，按一下SB1,則機械手自動按順序完成如下工作：下降至SQ1位夾緊工件并延時2秒上升至SQ2位右行至SQ3位下降至SQ4位松開工件并延時2秒上升至SQ5位左行至SQ6位，進入初始狀態(tài)停止。（2）在初始狀態(tài)下，按一下SB1,則機械手自動按順序完成如下工作：下降至SQ1位夾緊工件并延時2秒上升至SQ2位右行至SQ3位下降至SQ4位松開工件并延時2秒上升至SQ5位左行至SQ6位，進入初始狀態(tài)下降到SQ1位夾緊工件并延時2秒（循環(huán)）。在運行中，按一下SB2(停止按鈕)，則系統(tǒng)運行至初始狀態(tài)下才停機。（3）單周步進的控制要求如下：在初始狀態(tài)下，按一下SB1,則機械手按以下順序完成如下一個動作：1)下降至SQ1位置，停止；2）夾緊工件并延時2秒，停止（保持夾緊狀態(tài)）；3）上升至SQ2位置，停止；4）右行至SQ3位置，停止；5）下降至SQ4位置，停止；6）松開工件并延時2秒（保持松開狀態(tài)）；7）上升至SQ5位置，停止；8）左行至SQ6位置，停止，回到初始狀態(tài)。（4）點動的控制要求：按下SB3YV1=1,下降，若SQ4=1則YV1=0;按下SB4YV2=1,上升，若SQ5=1則YV2=0;按下SB5YV3=1,右行，若SQ3=1則YV3=0;按下SB6YV4=1,左行，若SQ6=1則YV4=0;按一下SB7YV0=0,松開工件；按一下SB8YV0=0,夾緊工件。I/O分配如下：輸入：SA1X0 SA2X1 SQ1X2 SQ2X3 SQ3X4 SQ4X5SQ5X6 SQ6X7SB1X10 SB2X11SB3X12 SB4X13SB5X14 SB6X15SB7X16 SB8X17SB9X20輸出:HL1Y0 YV0Y1 YV1Y2 YV2Y3YV3Y4 YV4Y5PLC程序解釋上圖為運行模式選擇的切換程序選段，通過兩個選擇開關的組合來實現(xiàn)四種運行模式的切換。本PLC程序采用步進順控指令對機械手的具體運行進行編程，當PLC開機運行時由初始脈沖M8002接通初始狀態(tài)繼電器S0，當選擇點動運行模式時（M3）,則S30成為活動步，S0自動復位。當機械手位置符合初始狀態(tài)條件，且選擇除點動之外的其中一種運行模式時，按下啟動按鈕則S20成為活動步，S0自動復位，機械手啟動運行。如果中途切換運行模式，除了單周和連續(xù)互相轉換，則置位S0，其他狀態(tài)繼電器復位，夾緊的輸出繼電器外的所有輸出繼電器復位。如果切換時機械手夾緊工件，切換后機械手仍保持夾緊狀態(tài)。不在原點處切換運行模式，切換后只能用點動模式操作機械手運作。在連續(xù)運行時按下停止按鈕則機械手完成一個單周后才停下來。上圖為點動運行模塊的程序選段，點動模塊在機械手正常運行時較少使用，主要用于機械手運行出現(xiàn)機械故障時，配合急停按鈕，通過點動控制使機械手通過最快路徑回到預期軌道，為重新運行或故障檢修做準備。在點動運行模式下，機械手可以在不超過上、下、左、右極限位置的范圍內(nèi)不遵循常規(guī)軌道運行。在控制機械手下降時，不能超過下限行程開關SQ4，SQ1。在控制機械手上升時，不能超過上限行程開關SQ5。在控制機械手左行時，不能超過左限行程開關SQ6。在控制機械手右行時，不能超過右限行程開關SQ3。同時點動上升，下降，左行，右行通過互鎖防止機械手多指令運行。在控制機械手松開工件時，只有當機械手在靜止狀態(tài)下才能松開。而控制機械手夾緊工件時則可以在任一時刻進行。本程序單周，連續(xù)，單周步進控制合為同一活動步。當選擇單周，連續(xù)運行時，M2不得電，機械手啟動下降到SQ1時進入下一個工序（S21為活動步）當選擇單周步進運行時，M2得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，機械手下降到SQ1時到位停止，等待再次按下啟動按鈕進入下一個工序。當選擇單周，連續(xù)運行時，M2不得電，機械手夾緊工件并延時2秒后進入下一個工序（S22為活動步）當選擇單周步進運行時，M2得點，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，機械手夾緊工件保持待命狀態(tài)，等待再次按下啟動按鈕進入下一個工序。當選擇單周，連續(xù)運行時，M2不得電，機械手上升到SQ2時進入下一個工序（S23為活動步）當選擇單周步進運行時，M2得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，機械手上升到SQ2時到位停止，等待再次按下啟動按鈕進入下一個工序。當選擇單周，連續(xù)運行時，M2不得電，機械手左行到SQ3時進入下一個工序（S24為活動步）當選擇單周步進運行時，M2得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，機械手左行到SQ3時到位停止，等待再次按下啟動按鈕進入下一個工序。當選擇單周，連續(xù)運行時，M2不得電，機械手下降到SQ4時進入下一個工序（S25為活動步）當選擇單周步進運行時，M2得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，機械手下降到SQ4時到位停止，等待再次按下啟動按鈕進入下一個工序。當選擇單周，連續(xù)運行時，M2不得電，機械手松開工件并延時2秒進入下一個工序（S26為活動步）當選擇單周步進運行時，M2得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，機械手夾緊工件保持待命狀態(tài)，等待再次按下啟動按鈕進入下一個工序。當選擇單周，連續(xù)運行時，M2不得電，機械手上升到SQ5時進入下一個工序（S27為活動步）當選擇單周步進運行時，M2得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，機械手上升到SQ5時到位停止，等待再次按下啟動按鈕進入下一個工序。當選擇單周運行，M2不得電，機械手左行到SQ6時，回到原點停止。當選擇連續(xù)運行時，M2不得電，機械手左行到SQ6時，回到原點，繼續(xù)又一周期的循環(huán)運行。當選擇單周步進運行時，M2得電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，機械手左行到SQ6到位停止，回到原點，等待再次按下啟動按鈕進入新的工序。企業(yè)/工廠中的機械手 結束語:PLC自動控制系統(tǒng)與開關按鈕系統(tǒng)比較,增加了監(jiān)控功能,具有可靠性強、安全性好、準確性高等優(yōu)點,可節(jié)省人員的編制,大大減少因人為的誤操作或開關損壞而造成的故障,從而提高了工作效率,并相對提高了社會經(jīng)濟效益,是一種有效而實用的自動控制系統(tǒng)。機械手自動操作以及手動操作用PLC控制方法是切實可行的。通過利用觸摸屏以及外部模擬開關的試驗操作,證明了該機械手采用PLC控制器能大大地提高搬運物體控制系統(tǒng)的可靠性和極大地減輕操作人員的勞動強度,并使操作程序更加簡便,客戶較為滿意。相信對各企業(yè)能有更好的幫助,成為各企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中所推廣使用的控制系統(tǒng)。致謝 本次機械手的設計程序是針對要求需要實現(xiàn)自動化而對PLC控制編程進行的設計思想和設計過程。內(nèi)容主要包括自動工作方式、連續(xù)工作方式、手動工作方式。 題目的綜合訓練比較強,涉及知識面廣,重點在于程序的編程以及對觸摸屏操作的熟練,理論聯(lián)系實際,提高初步設計能力。設計要求在保證原有性能的情況下,盡可能地提高起特色即性能價格比.并且要求該機械手的體積要適中,簡單的結構經(jīng)濟的實惠,在編程程序的過程中要求簡單容易懂,方便在各企業(yè)中推廣。其難點在于在PLC程序編程的過程中對各程序要求的設計加強,在原有的基礎上增加完善其工程。在設計過程中,本人綜合運用了三年來所學到的專業(yè)知識,感覺到自己專業(yè)知識方面的欠缺,通過這次設計過程中不斷的復習和理解,感覺對這方面的知識更加了解了,從中學到了很多知識,解決了以前不理解