柔性制造系統(tǒng)裝配單元畢業(yè)設計.doc

陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 陜西航空職業(yè)技術學院陜西航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 論文 畢業(yè)設計 論文 畢業(yè)設計 或畢業(yè)論文 題目 畢業(yè)設計 或畢業(yè)論文 題目 柔性制造系統(tǒng)中裝配單元的設計 系 部 系 部 機電工程系機電工程系 機電一體化技術機電一體化技術 學生姓名學生姓名 班級學號班級學號 指導教師指導教師 2012 年年 4 月月 2 日日 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 畢業(yè)設計任務書畢業(yè)設計任務書 機電工程 系 機電一體化技術 專業(yè) 學生姓名 學號 一 畢業(yè)設計題目 柔性制造系統(tǒng)中裝配單元的設計 二 畢業(yè)設計時間 2012 年 4 月 2 日 三 畢業(yè)設計地點 陜西 航 空 職 業(yè) 技 術 學 院 指導教師 2012 年 4 月 2 日 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 目目 錄錄 第一章第一章 裝配單元簡介裝配單元簡介 1 1 1 裝配單元概述裝配單元概述 1 1 21 2 裝配單元的結(jié)構組成裝配單元的結(jié)構組成 2 第二章第二章 裝配單元的設計與裝配單元的設計與選選用用 6 2 12 1 機械手腕部的結(jié)構設計機械手腕部的結(jié)構設計 6 2 22 2PLCPLC 的選用的選用 8 2 2 12 2 1 可編程序控制器的選型及工作過程可編程序控制器的選型及工作過程 8 2 32 3 PLCPLC 程序的實現(xiàn)程序的實現(xiàn) 11 2 42 4 可編程序控制器的連接可編程序控制器的連接 13 2 52 5 可編程序控制器的工作過程可編程序控制器的工作過程 14 2 62 6 可編程序控制器的使用步驟可編程序控制器的使用步驟 14 2 72 7 可編程序控制器的輸入輸出保護可編程序控制器的輸入輸出保護 15 第三章第三章 裝配單裝配單元元的系統(tǒng)控制設計的系統(tǒng)控制設計 17 3 03 0 裝配單元機械手裝置控制系統(tǒng)的設計方案裝配單元機械手裝置控制系統(tǒng)的設計方案 17 3 0 13 0 1 機械手的運動機械手的運動 17 3 0 23 0 2 機械手的驅(qū)動方案設計機械手的驅(qū)動方案設計 17 3 0 33 0 3 機械手的坐標型式與自由度機械手的坐標型式與自由度 17 3 0 43 0 4 機械手的控制方案設計機械手的控制方案設計 18 3 0 53 0 5 機械手的技術參數(shù)列表機械手的技術參數(shù)列表 19 3 13 1 機械手可編程序控制器控制方案機械手可編程序控制器控制方案 20 3 23 2 可編程控制器的抗干擾措施可編程控制器的抗干擾措施 23 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 3 33 3 PLCPLC 應注意的問題及解決方法應注意的問題及解決方法 25 3 3 13 3 1 工作環(huán)境工作環(huán)境 25 3 3 23 3 2 安裝與布線安裝與布線 25 3 3 33 3 3 外部安全外部安全 26 第四章第四章 電 氣路的設電 氣路的設計計與調(diào)試與調(diào)試 27 4 14 1 裝配單元的氣路設計與連接裝配單元的氣路設計與連接 27 4 24 2 裝配單元的電路設計與接線裝配單元的電路設計與接線 29 4 34 3 裝配單元的程序編制與系統(tǒng)調(diào)試裝配單元的程序編制與系統(tǒng)調(diào)試 30 結(jié)結(jié) 論論 31 致致 謝謝 32 參考資料參考資料 33 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 1 第一章 裝配單元簡介 1 1 裝配單元裝配單元概述概述 裝配單元是將生產(chǎn)線中分散的兩個物料進行裝配的過程 主要是通過對自身物料 倉庫的物料按按生產(chǎn)需要進行分配 并使用機械手將其插入來自加工單元的物料中心 孔的過程 裝配單元總裝實物圖如下 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 2 豎直料倉中的物料在重力作用下自動下落 通過兩直線氣缸的共同作用 分別對 底層相鄰兩物料加緊與松開 完成對連續(xù)下落的物料的分配 被分配的物料按指定的 路徑 落入由氣動擺臺構成的物料位置轉(zhuǎn)換裝置 由擺臺完成 180 度位置變換后 由前 后移動氣缸 上下移動氣缸 氣動手指所組成的機械手夾持后位移 并插入以定位的 半成品工作中 1 21 2 裝配單元的結(jié)構組成裝配單元的結(jié)構組成 由于裝配單元不僅要完成對分散的物料的裝配過程 而且配有自身的物料倉 庫 因此它的結(jié)構組成包括 簡易物料倉庫 物料分配機構氣動系統(tǒng)及其閥組 信號 采集及其自動控制系統(tǒng) 以及用于電器連接的端子排組件 整條生產(chǎn)線狀態(tài)指示燈和 用于其他機構安裝的鋁型材支架及底板 傳感安裝支架等其他附件 簡易物料倉庫簡易物料倉庫 簡易物料倉庫是由塑料圓棒加工而成 它直接插裝在物料分配機構的底座連接孔 中 并在頂端放置加強金屬環(huán) 用以防止空心塑料圓柱的破壞 物料豎直放入料倉的 空心圓柱內(nèi) 由于二者之間有一定的間隙 使其能在重力作用下自由下落 為了能對料倉缺料時及時報警 在料倉的外部安裝漫反射光電傳感器 并在料倉 塑料圓柱上縱向銑槽 以使光電傳感器的紅外光斑能可靠照射到被檢測的物料上 如 下圖 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 3 簡易物料倉庫中的物料外型一致 顏色分為黑色和白色 2 物料分配機構 它的動作過程是由上下安裝水平動作的兩直線氣缸在 PLC 的控制下完成的 當供 氣壓力達到規(guī)定氣壓后 打開氣路閥門 此時分配機構底部氣缸在單電控電磁閥的作 用下 恢復到初始狀態(tài) 該氣缸活塞桿伸出 因重力下落的物料被阻擋 系統(tǒng)上電 并正常運行后 當位置變換機構料盤旁的光電傳感器檢測到位置變換機構需要物料時 物料分配機構中的上部氣缸在電磁閥的作用下活塞桿伸出 將與之對應的物料夾緊 使其不能下落 底部氣缸活塞桿縮回 物料掉入位置變換機構的料盤中 底部氣缸復 位伸出 上部的氣缸縮回 物料連續(xù)下落 為下一次分料做好準備 在兩直線氣缸上 均裝有檢測活塞桿伸出與縮回到位的磁性開官 用于動作到位檢測 當系統(tǒng)正常工作 并檢測到活塞磁鋼的時候 磁性開關的紅色指示燈點亮 并將檢測到的信號傳送給控 制系統(tǒng)的 PLC 物料分配機構的底部裝有用于檢測有無物料的光電傳感器 使控制過程 更準確可靠 3 物料位置變換機構 該機構由氣動擺臺和料盤構成 氣動擺臺驅(qū)動料盤旋轉(zhuǎn) 180 度 并將擺動到位信 號通過磁性開關傳給 PLC 在 PLC 的控制下 實現(xiàn)有序 往復循環(huán)動作 見下圖 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 4 4 機械手 機械手是整個裝配單元的核心 變換機構有物料的信號傳送至 PLC 在半成品工件 定位機構傳感器檢測到該機構有工件的情況下 機械手從初始狀態(tài)執(zhí)行 裝配操作過程 整體外型如圖所示 PLC 驅(qū)動與豎直氣缸相連的電磁換向閥動作 由豎直移動帶導桿氣缸驅(qū)動氣動手指 向下移動 磁性開關檢測到下移到位后 氣動手指驅(qū)動手爪夾緊物料 并將加緊信號 通過磁性開關傳送給 PLC 在 PLC 控制下 豎直移動氣缸復位 被夾緊的物料隨氣動手 指一并提起 離開位置變換機構的料盤 提升到最高位后 水平移動氣缸在與之對應 的換向閥的驅(qū)動下 活塞桿伸出 移動到氣缸前端位置后 豎直移動氣缸再次被驅(qū)動 下移 移動到最下端位置 氣動手指松開 經(jīng)短暫延時 豎直移動氣缸和水平移動氣 缸縮回 機械手恢復初始狀態(tài) 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 5 在整個機械手動作過程中 除了氣動手指松開到位無傳感器檢測外 其余動作的 到位信號檢測均采用與氣缸配套的磁性開關 將采集到的信號輸入 PLC 由 PLC 輸出信 號驅(qū)動電磁閥換向 使由氣缸及手指組成的機械手按程序自動運行 5 半成品工件的定位機構 輸送單元送來的半成品工件直接放置在該機構的料斗定位孔中 由定位孔與工件 之間的較小的間隙配合實現(xiàn)定位 從而完成準確的裝配動作和定位精度 如圖所示 6 電磁閥組 就是將多個閥集中在一起組成的一組閥 每一個閥的功能是彼此獨立的 裝配單 元的閥組 6 個二位五通單電控電磁換向閥組成 如下圖所示 這些閥分別對物料分配 位置變換和裝配動作氣路進行控制 以改變各自的動作狀態(tài) 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 6 第二章第二章 裝配單元的設計與選用裝配單元的設計與選用 隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用 機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術 領域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術 它更加促進了機械手的發(fā)展 使得機械手能更 好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合 機械手雖然目前還不如人手那樣靈活 但它具有能不斷重復工作和勞動 不知疲 勞 不怕危險 抓舉重物的力量比人手大等特點 因此 機械手已受到許多部門的重 視 并越來越廣泛地得到了應用 例如 1 機床加工工件的裝卸 特別是在自動化車床 組合機床上使用較為普遍 2 在裝配作業(yè)中應用廣泛 在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板 在機械行 業(yè)中 它可以用來組裝零部件 3 可在勞動條件差 單調(diào)重復易子疲勞的工作環(huán)境工作 以代替人的勞動 4 可在危險場合下工作 如軍工品的裝卸 危險品及有害物的搬運等 5 宇宙及海 2 12 1 機械手腕部的結(jié)構設計機械手腕部的結(jié)構設計 機器人的手臂運動 包括腰座的回轉(zhuǎn)運動 給出了機器人末端執(zhí)行器在其工作 空間中的運動位置 而安裝在機器人手臂末端的手腕 則給出了機器人末端執(zhí)行器在 其工作空間中的運動姿態(tài) 機器人手腕是機器人操作機的最末端 它與機器人手臂配 合運動 實現(xiàn)安裝在手腕上的末端執(zhí)行器的空間運動軌跡與運動姿態(tài) 完成所需要的 作業(yè)動作 1 機器人手腕的自由度數(shù) 應根據(jù)作業(yè)需要來設計 機器人手腕自由度數(shù)目愈多 各關節(jié)的運動角度愈大 則機器人腕部的靈活性愈高 機器人對對作業(yè)的適應能力也 愈強 但是 自由度的增加 也必然會使腕部結(jié)構更復雜 機器人的控制更困難 成 本也會增加 因此 手腕的自由度數(shù) 應根據(jù)實際作業(yè)要求來確定 在滿足作業(yè)要求 的前提下 應使自由度數(shù)盡可能的少 一般的機器人手腕的自由度數(shù)為 2 至 3 個 有 的需要更多的自由度 而有的機器人手腕不需要自由度 僅憑受臂和腰部的運動就能 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 7 實現(xiàn)作業(yè)要求的任務 因此 要具體問題具體分析 考慮機器人的多種布局 運動方 案 選擇滿足要求的最簡單的方案 2 機器人腕部安裝在機器人手臂的末端 在設計機器人手腕時 應力求減少其重 量和體積 結(jié)構力求緊湊 為了減輕機器人腕部的重量 腕部機構的驅(qū)動器采用分離 傳動 腕部驅(qū)動器一般安裝在手臂上 而不采用直接驅(qū)動 并選用高強度的鋁合金制 造 3 機器人手腕要與末端執(zhí)行器相聯(lián) 因此 要有標準的聯(lián)接法蘭 結(jié)構上要便于 裝卸末端執(zhí)行器 4 機器人的手腕機構要有足夠的強度和剛度 以保證力與運動的傳遞 5 要設有可靠的傳動間隙調(diào)整機構 以減小空回間隙 提高傳動精度 6 手腕各關節(jié)軸轉(zhuǎn)動要有限位開關 并設置硬限位 以防止超限造成機械損壞 通過對數(shù)控機床上下料作業(yè)的具體分析 考慮數(shù)控機床加工的具體形式及對機械 手上下料作業(yè)時的具體要求 在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下提高安全和可靠性 為使 機械手的結(jié)構盡量簡單 降低控制的難度 本設計手腕不增加自由度 實踐證明這是 完全能滿足作業(yè)要求的 3 個自由度來實現(xiàn)機床的上下料完全足夠 具體的手腕 手臂 手爪聯(lián)結(jié)梁 結(jié)構見圖 2 1 水平液壓缸支承板 手臂手 爪聯(lián)結(jié) 梁 執(zhí)行手爪 圖 2 1 手爪聯(lián)結(jié)結(jié)構 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 8 圖 2 2 機械手控制圖 1 在傳輸帶 A 端部 安裝了光電開關 PS 用以檢測洋的開發(fā) 2 機械手在原位時 按下起動按鈕 系統(tǒng)起動 傳送帶 A 運轉(zhuǎn) 當光電開關檢測 到物品后 傳送帶 A 停 3 傳輸帶 A 停止后 機械手進行一次循環(huán)動作 把物品從傳送帶 A 上搬到傳送帶 B 連續(xù)運轉(zhuǎn) 上 4 機械手返回原位后 自動再起動傳送帶 A 運轉(zhuǎn) 進行下一個循環(huán) 5 按下停止按鈕后 應等到整個循環(huán)完成后 才能使機械手返回原位 停止工作 6 機械手的上升 下降和左移 右移的執(zhí)行結(jié)構均采用雙線圈的二位電磁閥驅(qū)動 液壓裝置實現(xiàn) 每個線圈完成一個動作 7 抓緊 放松由單線圈二位電磁閥驅(qū)動液壓裝置完成 線圈通電時執(zhí)行抓緊動作 線圈斷電時執(zhí)行放松動作 8 機械手的上升 下降 左移 右移動作均由極限開關控制 9 抓緊動作由壓力繼電器控制 當抓緊時 壓力繼電器動合觸點閉合 放松動作 為時間控制 設為 2s 2 2PLC 的選用 2 2 1 可編程序控制器的選型及工作過程 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 9 一 可編程序控制器的選型 PLC 選型的基本原則是在滿足基本控制功能和容量的前提下 盡量保證工作可靠 維護使用方便以及最佳的性價比 1 對于工藝過程比較固定 環(huán)境條件較好 維修量較小 的場合 選用整體式結(jié) 構 PLC 2 PLC 一般是根據(jù)其輸入輸出點數(shù)及存儲器容量的大小分類 在 PLC 選型之前首 先確定系統(tǒng) I O 點數(shù)利存儲器容量 3 PLC 一般可以通過三種方式進行編程 一種是廠家提供的普通手持式編程器編 程 一般只能用于廠家規(guī)定的語句表中的語句進行編程 另一種是在普通計算機上運 行專用的編程軟件來編程 支持的編程語言多編程操作非常方便 第三種是廠家專用 圖形編程器編程 這類編程器采用梯形圖編程 方便直觀 我們此次設計就是采用梯 形圖編程 裝配單元所需的 I O 點數(shù)較多 其中 輸入信號包括來自按鈕 指示燈模塊的按 鈕 開關等主令信號 單元各構件的傳感器信號燈 輸出信號包括輸出到抓取機械手 裝置各電磁閥的控制信號和輸出到步進電動機驅(qū)動器的脈沖信號和驅(qū)動方向信號 此 外尚須考慮在需要時輸出信號到按鈕 指示燈模塊的指示燈 蜂鳴器等 以顯示本單 元或系統(tǒng)的工作狀態(tài) 由于需要輸出驅(qū)動步進電動機的高速脈沖 因此 PLC 應采用晶體管輸出型 基于上述考慮 選用西門子 S7 226AC DC DC 型 PLC 共 24 點輸入 16 點晶體 管輸出 PLC 安裝在模盒中 PLC 引出線連接到面板上的安全插孔處 面板上每一輸入 插孔旁都設有一個鈕子開關 該開關的 2 根引出線分別連接到 PLC 輸入端的公共參考 點和相應的輸入點 開關扳倒接通位置時 使該輸入點 ON 可以用于程序調(diào)試 須注 意的是 在調(diào)試后要把開關扳回 OFF 位置 以免影響程序正常進行 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 10 除了 CPU221 外 S7 200 的其他 CPU 型號都可以附加擴展模塊 以增加 I O 點數(shù) 擴展通信能力和一些特殊功能 S7 200 的擴展模塊包括 數(shù)字量 I O 擴展模塊 模擬量 I O 模塊 通信模塊 功能模塊 不同類型的模塊可以組合搭配 一起做 S7 200 CPU 的擴展模塊 二 數(shù)字量 I O 擴展模塊 數(shù)字量 I O 擴展模塊有 EM221 數(shù)字量輸入擴展模塊 包括 8 點 x 24VDC 8 x 120 230VAC 16 x 24VDC EM222 數(shù)字量輸出擴展模塊 4 x 24VDC 5A 4 x 繼電器 10A 8 x 24VDC 0 75A 8 x 繼電器 2A 8 x 120 230VAC 0 5A EM223 數(shù)字量輸入 輸出混合模塊 4 x 24VDC 輸入 4 x 24VDC 0 75A 輸出 4 x 24VDC 輸入 4 x 繼電器 2A 輸出 8 x 24VDC 輸入 8 x 24VDC 0 75A 輸出 8 x 24VDC 輸入 8 x 繼電器 2A 輸出 16 x 24VDC 輸入 16 x 24VDC 0 75A 輸出 16 x 24VDC 輸入 16 x 繼電器 2A 輸出 不同類型的數(shù)字量模塊可以同時連接到 CPU 后面 只要注意各自的電源連接就可 以了 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 11 三 模擬量擴展模塊 除了 CPU224 XP 外有兩通道輸入 1 通道輸出的簡單模擬量 I O 組外 其他 CPU 都 需要加模擬量擴展模塊才能獲得模擬量 I O 能力 EM231 4 通道電源 電流模擬量輸入 EM231 RTD 2 通道熱電阻溫度輸入模塊 EM231 TC 4 通道熱電偶溫度輸入模塊 EM235 4 通道電壓 電流輸入 1 通道電壓 電流輸出模塊 四 通信模塊 除 CPU 本體上的通信口可以支持 PPI MPI 和自由口通信之外 S7 200 系列使用擴 展模塊支持更多的通信模式 這些通信模塊有 EM277 PROFIBUS DP MPI 通信模塊 帶 DB 9 插座 可連接到 PROFIBUS DP 和 MPI 網(wǎng)絡上 EM277 也可以用于連接西門子的 HMI 產(chǎn)品 EM241 模擬音頻調(diào)制解調(diào)器 Modem 模塊 帶 RJ11 電話插口 支持自動電話撥 號等功能 CP243 1 以太網(wǎng)模塊 帶 RJ45 接口 可連接到支持 TCP IP 標準的以太網(wǎng)中 與 西門子的其他 CP243 模塊 CP343 CP443 模塊 或西門子軟件 OPC Server 通信 CP243 1 IT 帶因特網(wǎng)功能的以太網(wǎng)模塊 除 CP243 1 的功能外 還支持 FTP HTTP E mail 等 IT 功能 CP243 2 AS Interface 執(zhí)行器 傳感器接口 主站模塊 AS Interface 從站可 以連接到端子上 一個完整的系統(tǒng)還需要 AS Interface 電源等設備 五 功能模塊 S7 200 目前有一種特殊功能模塊 EM253 定位處理模塊 支持開環(huán)速度和定位控制 一般用于控制步進電機控制器 和伺服電機控制器 支持 RS422 RS 485 差動輸出和漏極開路輸出 每個模塊可以控制 一個軸 使用多個模塊的情況下也不能進行復雜的插補計算 2 32 3 PLCPLC 程序的實現(xiàn)程序的實現(xiàn) S7 200 的數(shù)據(jù)主要分為 與實際輸入 輸出信號相關的輸入 輸出映象區(qū) I 數(shù)字量輸入 DI 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 12 Q 數(shù)字量輸出 DO AI 模擬量輸入 AQ 模擬量輸出 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū) V 變量存儲區(qū) 可以按位 字節(jié) 字或雙字來存取 V 區(qū)數(shù)據(jù) M 位存儲區(qū) 可以按位 字節(jié) 字或雙字來存取 M 區(qū)數(shù)據(jù) T 定時器存儲區(qū) 用于時間累計 分辨率分為 1ms 10ms 100ms 三種 C 計數(shù)器存儲區(qū) 用于累計其輸入端脈沖電平由低到高的次數(shù) CPU 提供了三種 類 型的計數(shù)器 一種只能增計數(shù) 一種只能減計數(shù) 另外一種既可 以增計數(shù) 又可 以減計數(shù) 尋址格式 數(shù)據(jù)長 度 二進制位 數(shù)據(jù)類型取值范圍 BOOL 位 1 位 布爾數(shù) 二進制位 真 1 假 0 BYTE 字節(jié) 8 字節(jié) 無符號整 數(shù) 0 255 0 FF Hex INT 整數(shù) 有符號整 數(shù) 32768 32767 8000 7FFF Hex WORD 字 16 字 無符號整 數(shù) 0 65535 0 FFFF Hex DINT 雙整數(shù) 有符號整 數(shù) 2147483648 2147483647 8000 0000 7FFF FFFF Hex DWORD 雙字 無符號整 數(shù) 0 4294967295 0 FFFF Hex REAL 實數(shù) 32 雙字 IEEE 32 位 單精度浮點數(shù) 3 402823E 38 1 175495E 38 負數(shù) 1 175495E 38 3 402823E 38 正 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 13 數(shù) 0 0 ASCII 字符列表 ASCII 字符 漢字內(nèi)碼 每個漢字 2 字節(jié) STRING 字符串 8 個 字節(jié) 字符串 1 254 個 ASCII 字符 漢字內(nèi)碼 每個漢字 2 字節(jié) 圖 11 S7 200 支持的數(shù)據(jù)格式 2 4 可編程序控制器的連接 1 機與 實現(xiàn)通信的條件 帶異步通信適配器的 機與 只有滿足如下條件 才能互聯(lián)通信 帶有異步通信接口的 才能與帶異步通信適配器的 機互聯(lián) 還要 求雙方采用的總線標準一致 否則要通過 總線標準變換單元 變換之后才能互聯(lián) 雙方的初始化 使波特率 數(shù)據(jù)位數(shù) 停止位數(shù) 奇偶校驗都相同 要對 的通信協(xié)議分析清楚 嚴格地按照協(xié)議的規(guī)定及幀格式編寫 機的通信程序 中配有通信機制 一般不需用戶編程 2 機及與 系列 的串行通訊 2 1 硬件連接 機與 系列 不能直接連接 要經(jīng)過 單元進行 的變換 2 2 系列 的通信協(xié)議 在 機中必須依據(jù)互聯(lián)的 的通信協(xié)議來編寫通信程序 因此先介紹 系列 的通信協(xié)議 數(shù)據(jù)格式 系列 采用異步格式 由 位起始位 位數(shù)據(jù)位 位偶校驗位及 位停止位組成 波特率為 字符為 碼 通信命令 系列 有 個通信命令 它們是讀命令 寫命令 強制通命令 強制斷 命令 通信控制字符 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 14 系列 采用面向字符的傳輸規(guī)程 用到 個通信控制字符 4 傳輸過程 機與 系列 之間采用應答方式通信 傳輸出錯則組織重發(fā) 2 5 可編程序控制器的工作過程 可編程序控制器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務的 為此采用 了循環(huán)掃描的工作方式 具體的工作過程可分為 4 個階段 第一階段是初始化處理 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機相連 CPU 對輸入輸出狀態(tài)的詢問是針 對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的 輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為 I 0 狀態(tài)表 該表是一個專 門存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲區(qū) 其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲器叫輸入狀態(tài)暫存 器 存放輸出狀態(tài)信息的存儲器叫輸出狀態(tài)暫存器 開機時 CPU 首先使 I 0 狀態(tài)表清 零 然后進行自診斷 當確認其硬件工作正常后 進入下一階段 第二階段是處理輸入信號階段 在處理輸入信號階段 CPU 對輸入狀態(tài)進行掃描 將獲得的各個輸入端子的狀態(tài)信 息送到 I 0 狀態(tài)表中存放 在同一掃描周期內(nèi) 各個輸入點的狀態(tài)在 I 0 狀態(tài)表中一 直保持不變 不會受到各個輸入端子信號變化的影響 因此不能造成運算結(jié)果混亂 保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行 第三階段是程序處理階段 當輸入狀態(tài)信息全部進入 I 0 狀態(tài)表后 CPU 工作進入到第三個階段 在這個階段 中 可編程序控制器對用戶程序進行依次掃描 并根據(jù)各 I 0 狀態(tài)和有關指令進行運 算和處理 最后將結(jié)果寫入 I 0 狀態(tài)表的輸出狀態(tài)暫存器中 第四階段是輸出處理階段 CPU 對用戶程序已掃描處理完畢 并將運算結(jié)果寫入到 I 0 狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中 此時將輸入信號從輸出狀態(tài)暫存器中取出 送到輸出鎖存電路 驅(qū)動輸出繼電器線圈 控制被控設備進行各種相應的動作 然后 CPU 又返回執(zhí)行下一個循環(huán)的掃描周期 2 6 可編程序控制器的使用步驟 在可編程序控制器與被控對象 機器 設備或生產(chǎn)過程 構成一個自動控制系 統(tǒng)時 通常以七個步驟進行 1 系統(tǒng)設計 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 15 即確定被控對象的動作及動作順序 2 I 0 分配 即確定哪些信號是送到可編程序控制器的 并分配給相應的輸入端號 哪些信號 是由可編程序控制器送到被控對象的 并分配相應的輸出端號 此外 對用到的可編程 序控制器內(nèi)部的計數(shù)器 定時器等也要進行分配 可編程序控制器是通過編號來識別 信號的 3 畫梯形圖 它與繼電器控制邏輯的梯形圖概念相同 表達了系統(tǒng)中全部動作的相互關系 如 果使用圖形編程器 LCD 或 CRT 則畫出梯形圖相當于編制出了程序 可將梯形圖直接 送入可編程序控制器 對簡易編程器 則往往要經(jīng)過下一步的助記符程序轉(zhuǎn)換過程 4 助記符機器程序 相當于微機的助記符程序 是面向機器的 即不同廠家的可編程序控制器 助記 符指令形式不同 用簡易編程器時 應將梯形圖轉(zhuǎn)化成助記符程序 才能將其輸入到 可編程序控制器中 5 編制程序 即檢查程序中每條語法錯誤 若有則修改 這項工作在編程器上進行 6 調(diào)試程序 即檢查程序是否能正確完成邏輯要求 不合要求 可以在編程器上修改 程序設 計 包括畫梯形圖 助記符程序 編輯 甚至調(diào)試 也可在別的工具上進行 如 IBM PC 機 只要這個機器配有相應的軟件 7 保存程序 調(diào)試通過的程序 可以固化在 EPROM 中或保存在磁盤上備用 2 7 可編程序控制器的輸入輸出保護 類別保護措施 直流輸入 在需要保護的輸入口反并接穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓值低于輸入 口的 電壓額定值 交流輸入在需要保護的輸入口并接電阻與電容串聯(lián)的組合 交流感性負 載 在負載兩端并聯(lián)壓敏電阻 或并聯(lián)電阻與電容串聯(lián)的組合 C 0 1UF R 0 5W 100 200 歐 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 16 直流感性負 載 在負載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管 額定電流為 1 安左右 或齊 納二管 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 17 第三章 裝配單元的系統(tǒng)控制設計 3 0 裝配單元機械手裝置控制系統(tǒng)的設計方案 對氣動機械手的基本要求是能快速 準確地拾一放和搬運物件 這就要求它們 具有高精度 快速反應 一定的承載能力 足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意 位置都能自動定位等特性 設計氣動機械手的原則是 充分分析作業(yè)對象 工件 的作業(yè) 技術要求 擬定最合理的作業(yè)工序和工藝 并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 明確工件 的結(jié)形狀和材料特性 定位精度要求 抓取 搬運時的受力特性 尺寸和質(zhì)量參數(shù)等 從而進一步確定對機械手結(jié)構及運行控制的要求 盡量選用定型的標準組件 簡化設 計制造過程 兼顧通用性和專用性 并能實柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 3 0 1 機械手的運動 機械手以及其手部所夾持的工件 或工具 在空間的位置 由臂部 腕部等組成 部件以及整機的各自獨立運動的合成來確定 如圖 2 所示 機械手通常可實現(xiàn)如下的 基本動作 手臂的運動 伸縮運動 回轉(zhuǎn)運動 上下擺動 即俯仰 升降運動 手腕的運動 回轉(zhuǎn)運動 上下擺動 左右擺動 手部的運動 夾緊和松開 整機主體的運動 整機行走 機械手的每一個運動 必須要配有一個原動件 當各原動件按一定的規(guī)律運動時 機械手各運動部件隨之作確定的運動 從而使機械手具有運動和位置的確定性 所以通過上述我采取了下列設計方案 3 0 2 機械手的驅(qū)動方案設計 由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作迅速 反應靈敏 阻力損失和泄漏較小 成本低廉因此 本機械手采用氣壓傳動方式 3 0 3 機械手的坐標型式與自由度 按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況 其坐標型式可分為直角坐標式 圓 柱坐標式 球坐標式和關節(jié)式 按坐標系分類 1 直角坐標機械手 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 18 主機架由三個相互正交的平移軸組成 手臂可作前后伸縮 上下升降和左右橫移 三個動作 具有結(jié)構簡單 定位精度高的特點 2 圓柱坐標機械手 由立柱和一個安裝在立柱上的水平臂組成 手臂可作前后伸縮 上下升降和繞立 柱轉(zhuǎn)動三個動作 這種結(jié)構占據(jù)空間位置小 活動范圍大 3 球坐標機械手 由回轉(zhuǎn)機座 俯仰鉸鏈和伸縮臂組成 手臂可作前后伸縮 上下擺動 俯仰和左 右擺動三個動作 該結(jié)構能以簡單的機構得到較大的工作范圍 4 關節(jié)坐標機械手 由大小兩手臂和立柱等機構組成 大小臂間的聯(lián)結(jié)為肘關節(jié) 大臂和立柱間的聯(lián) 結(jié)為肩關節(jié) 可實現(xiàn)三個方向的旋轉(zhuǎn)運動 具有動作靈活 運動慣性小 動作范圍大 等優(yōu)點 由于本機械手在上下料時手臂具有升降 收縮及回轉(zhuǎn)運動 因此 采用圓柱坐標 型式 相應的機械手具有三個自由度 為了彌補升降運動行程較小的缺點 增加手臂 擺動機構 從而增加一個手臂上下擺動的自由度 3 0 4 機械手的控制方案設計 考慮到機械手的通用性 同時使用點位控制 因此我們采用可編程序控制器 PLC 對機械手進行控制 當機械手的動作流程改變時 只需改變 PLC 程序即可實現(xiàn) 非常 方便快捷 1 可靠性高 抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術 采 用嚴格的生產(chǎn)工藝制造 內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術 具有很高的可靠性 例 如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時 一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長 從 PLC 的機外電路來說 使用 PLC 構成控制系統(tǒng) 和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比 電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之 一 故障也就大大降低 此外 PLC 帶有硬件故障自我檢測功能 出現(xiàn)故障時可及時發(fā) 出警報信息 在應用軟件中 應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序 使系統(tǒng) 中除 PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護 這樣 整個系統(tǒng)具有極高的可靠 性也就不奇怪了 2 系統(tǒng)的設計 建造工作量小 維護方便 容易改造 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 19 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯 大大減少了控制設備外部的接線 使控制系統(tǒng)設計及建 造的周期大為縮短 同時維護也變得容易起來 更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序 改變生產(chǎn)過程成為可能 這很適合多品種 小批量的生產(chǎn)場合 3 體積小 重量輕 能耗低 以超小型 PLC 為例 新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm 重量小于 150g 功耗 僅數(shù)瓦 由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部 是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備 根據(jù)以上特點 我選擇了 PLC 作為我此次設計機械手的軟件 3 0 5 機械手的技術參數(shù)列表 一 用途 用于自動輸送線的上下料 二 設計技術參數(shù) 1 抓重 10 公斤 夾持式手部 5 公斤 氣流負壓式吸盤 2 自由度數(shù) 3 個自由度 3 坐標型式 圓柱坐標 4 最大工作半徑 1500mm 5 手臂最大中心高 1380mm 6 手臂運動參數(shù) 升降行程 200mm 升降速度 300mm s 回轉(zhuǎn)范圍 0 180 回轉(zhuǎn)速度 90 7 手腕運動參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 0 180 回轉(zhuǎn)速度 180 s 8 手指夾持范圍 棒料 80 150mm 片料 面 積不大于 0 5m Z 9 定位方式 行程開關或可調(diào)機械擋塊等 10 定位精度 士 0 5mm l1 緩沖方式 液壓緩沖器 12 驅(qū)動方式 氣壓傳動 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 20 13 控制方式 點位程序控制 3 1 機械手可編程序控制器控制方案 1 系統(tǒng)簡介 控制對象為圓柱坐標氣動機械手 它的手臂具有兩個自由度 即豎直方向的上 下 繞豎直軸的順時針方向旋轉(zhuǎn)及逆時針方向旋轉(zhuǎn) 另外 其末端執(zhí)行裝置機械手 還 可完成抓 放功能 以上動作均采用氣動方式驅(qū)動 即用五個二位五通電磁閥 每個閥有兩個線圈 對 應兩個相反動作 分別控制五個氣缸 使機械手完成伸 縮 上 下 旋轉(zhuǎn)及機械手抓 放動作 其中旋轉(zhuǎn)運動用一組齒輪齒條 使氣缸的直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動 這樣 可用 PLC 的 8 個輸出端與電磁閥的 8 個線圈相連 通過編程 使電磁閥各 線圈按一定序列激勵 從而使機械手按預先安排的動作序列工作 如果欲改變機械手的 動作 不需改變接線 只需將程序中動作代碼及順序稍加修改即可 另外 除抓放外 其余六個動作末端均放置一個限位開關 以檢測動作是否到位 如果某動作沒有到位 則出錯指示燈亮 2 工業(yè)機械手的工作流程 此機械手用于 AB 傳送帶之間的取放貨物 當按下啟動按鈕之后 有如下動作 按啟動后 傳送帶 A 運行 直到觸動光電開關才停止 同時機械手下降 下降到 位觸動行程開關 機械手夾緊物體 2s 后開始上升 面機械手保持夾緊 上升到位觸 動行程開關后左轉(zhuǎn) 左轉(zhuǎn)到位后下降 下降到位機械手松開 2s 后機械手上升 上升 到位后 傳送帶 B 開始運動 同時機械手右轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn)到位 傳送帶 B 停止 此時傳送 帶 A 開始運行直到按下光電開關才停止 再次循環(huán) 3 I 0 分配 根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點的數(shù)目 選用 OMRONC 28P 型 PC 它有 16 個輸入點 標號為 0000 0015 12 個輸出點 標號為 0500 0511 I 0 分配 輸入輸出 啟動 X0 A 帶運動 Y1 停止 X6 B 帶運動 Y2 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 21 A 帶限位開關 X1 機械手下降 Y3 上升到位左限 位開關 X2 機械手上升 Y4 上升到位右限 位開關 X4 機械手右轉(zhuǎn) Y5 下降到位左限 位開關 X3 機械手左轉(zhuǎn) Y6 下降到位右限 位開關 X5 夾緊 松開 Y7 夾緊延時開關 T0 松開延時開關 T1 機械手 I O 接線圖 5 梯形圖設計 根據(jù)機械手的邏輯時序圖及 1 0 分配可看出 1 手臂下降的條件 帶觸動限位開關 Y1 為 OFF X1 為 ON 或機械手右轉(zhuǎn)到位 X4 為 ON 并且機械手保持夾緊狀態(tài) Y7 為 ON 2 手臂上升的條件 機械手處于下限位開關處 X3 或 X5 任意一個為 ON 延時開 關接通 T0 或 T1 任意一個為 ON 3 手臂夾緊或松開的條件 機械手處于下限位開關處 X3 或 X5 任意一個為 ON 延時開關閉合 T0 或 T1 為 OFF 4 手臂右轉(zhuǎn)的條件 機械手上升到位觸動左限位開關 X2 為 ON 5 手臂左轉(zhuǎn)的條件 機械手上升到位觸動右限位開關 X4 為 ON 6 機械手控制程序 來源 畢業(yè)設計機械 手的 PLC 自動控制 續(xù) 歐陽若無 新浪博客地址 指令 數(shù)據(jù) 0 LD M8002 1 AND X006 2 SET S0 3 STL S0 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 22 4 LD X000 5 SET S20 6 STL S20 7 OUT Y001 8 LD X001 9 SET S21 10 STL S21 11 OUT Y003 12 LD X003 13 SET S22 14 STL S22 15 OUT Y007 16 OUT T0 K20 17 LD T0 18 SET S23 19 STL S23 20 OUT Y004 21 OUT Y007 22 LD X002 23 SET S24 24 STL S24 25 OUT Y005 26 OUT Y007 27 LD X004 28 SET S25 29 STL S25 30 OUT Y003 31 OUT Y007 32 LD X005 33 SET S26 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 23 34 STL S26 35 OUT T1 K20 36 NOP 37 LD T1 38 SET S27 39 STL S27 40 OUT Y004 41 LD X004 42 SET S28 43 STL S28 44 OUT Y006 45 OUT Y002 46 LD X002 47 OUT S20 48 RET 49 END 3 2 可編程控制器的抗干擾措施 自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型 PLC 有的是集中安裝在控制室 有的是分散安裝 在生產(chǎn)現(xiàn)場的各單機設備上 雖然它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電 磁環(huán)境中 但 PLC 是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設計的控制裝置 在設計和制造過程中采 用了多層次抗干擾和精選元件措施 故具有較強的適應惡劣工業(yè)環(huán)境的能力 運行穩(wěn) 定性和較高的可靠性 因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用 但是由于它直接和現(xiàn)場的 I O 設備相連 外來干擾很容易通過電源線或 I O 傳輸線侵 入 從而引起控制系統(tǒng)的誤動作 PLC 受到的干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾 在實際 的生產(chǎn)環(huán)境下 外部干擾是隨機的 與系統(tǒng)結(jié)構無關 且干擾源是無法消除的 只能 針對具體情況加以限制 內(nèi)部干擾與系統(tǒng)結(jié)構有關 主要通過系統(tǒng)內(nèi)交流主電路 模 擬量輸入信號等引起 可合理設計系統(tǒng)線路來削弱和抑制內(nèi)部干擾和防止外部干擾 要提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性 就要從多方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力 分析硬件電路 提出硬件抗干擾措施 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 24 1 PLC 控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境 PLC 是專為工業(yè)控制設計的 一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用 但是在 PLC 控制系統(tǒng)中 如果環(huán)境過于惡劣 或安裝使用不當 會降低系統(tǒng)的可靠性 PLC 使用環(huán)境溫度通常在 0 55 范圍內(nèi) 應避免太陽光直接照射 安裝位置應遠 離發(fā)熱量大的器件 同時應保證有足夠大的散熱空間和通風條件 環(huán)境濕度一般應小 于 85 以保證 PLC 有良好的絕緣 在含有腐蝕性氣體 濃霧或粉塵的場合 需將 PLC 封閉安裝 此外 如果 PLC 安裝位置有強烈的振動源 系統(tǒng)的可靠性也會降低 所以 應采取相應的減振措施 2 PLC 的電源與接地 PLC 本身的抗干擾能力一般都很強 通常 只能將 PLC 的電源與系統(tǒng)的動力設備電源分 開配線 對于電源線來的干擾 一般都有足夠強的抑制能力 但是 如果遇上特殊情 況 電源干擾特別嚴重 可加接一個帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設備與地之間的干 擾 提高系統(tǒng)的可靠性 如果一個系統(tǒng)中含有擴展單元 則其電源必須與基本單元共 用一個開關控制 也就是說 它們的上電與斷電必須同時進行 良好的接地是保證 PLC 安全可靠運行的重要條件 為了抑制附加在電源及輸入端 輸出端的干擾 應給 PLC 接專用地線 并且接地點要與其它設備分開 若達不到這種要求 也可采用公共接地 方式 但是禁止采用串聯(lián)接地方式 因為它會使各設備間產(chǎn)生電位差而引入干擾 此 外 接地線要足夠粗 接地電阻要小 接地點應盡可能靠近 PLC 接地的目的通常有兩個 其一為了安全 其二是為了抑制干擾 完善的接地系統(tǒng) 是 PLC 控制系統(tǒng)抗干擾的重要措施之一 接地在消除干擾上起很大的作用 這里的接 地是指決定系統(tǒng)電位的地 而不是信號系統(tǒng)歸路的接地 在 PLC 控制系統(tǒng)中有許多懸 浮的金屬架 它們是懼空中干擾的空中線 需要有決定電位的地線 交流地是 PLC 控 制系統(tǒng)供電所必需的 它通過變壓器中心點構成供電兩條回路之一 這條回路上的電 流 各種諧波電流等是個嚴重的干擾源 因此交流地線 直流地線 模擬地和數(shù)字地 等必須分開 數(shù)字地和模擬地的共點地最好置懸浮方式 地線各點之間的電位差盡可 能小 盡量加粗地線 有條件可采用環(huán)形地線 系統(tǒng)地端子 LG 是抗干擾的中性端子 通常不需要接地 可是 當電磁干擾比較嚴重時 這個端子需與接大地的端子 GR 連 接 3 PLC 的輸入 輸出設備 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 25 輸入電路是 PLC 接受開關量 模擬量等輸入信號的端口 其元器件質(zhì)量的優(yōu)劣 接線方式及是否牢靠也是影響控制系統(tǒng)可靠性的重要因素 以開關量輸入為例 按鈕 行程開關的觸點接觸要保持在良好狀態(tài) 接線要牢固可靠 機械限位開關是容易產(chǎn)生 故障的元件 設計時 應盡量選用可靠性高的接近開關代替機械限位開關 此外 按 鈕觸點的選擇也影響到系統(tǒng)的可靠性 在設計電路時 應盡量選用可靠性高的元器件 對于模擬量輸入信號來說 常用的有 4 20mA 0 20mA 直流電流信號 0 5V 0 10V 直流電壓信號 電源為直流 24V 對于開關量輸出來說 PLC 的輸出有繼電器輸出 晶閘管輸出 晶體管輸出三種形 式 具體選擇哪種形式的輸出應根據(jù)負載要求來決定 選擇不當會使系統(tǒng)可靠性降低 嚴重時導致系統(tǒng)不能正常工作 如晶閘管輸出只能用于交流負載 晶體管輸出只能用 于直流負載 此外 PLC 的輸出端子帶負載能力是有限的 如果超過了規(guī)定的最大限值 必須外接繼電器或接觸器 才能正常工作 外接繼電器 接觸器 電磁閥等執(zhí)行元件 的質(zhì)量 是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素 常見的故障有線圈短路 機械故障造成觸點 不動或接觸不良 這一方面可以通過選用高質(zhì)量的元器件來提高可靠性 另一方面 在對系統(tǒng)可靠性及智能化要求較高的場合 可以根據(jù)電路中電流異常的情況對輸出單 元的一些重點部位進行診斷 當檢測到異常信號時 系統(tǒng)按程序自動轉(zhuǎn)入故障處理 從而提高系統(tǒng)工作的可靠性 若 PLC 輸出端子接有感性元件 則應采取相應的保護措 施 以保護 PLC 的輸出觸點 3 3 PLC 應注意的問題及解決方法 3 3 1 工作環(huán)境 1 溫度 PLC 要求溫度在 0 55 安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面 四周通風散熱的 空間應足夠大 2 濕度 為了保證 PLC 的絕緣性 空氣的相對濕度應小于 85 3 震動 應使 PLC 遠離強烈的震動源 防止震動頻率為 10 55Hz 的頻繁和連續(xù)震動 4 空氣 陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系陜西航空職業(yè)技術學院機電工程系 20122012 屆畢業(yè)設計 論文 屆畢業(yè)設計 論文 26 避免有腐蝕和易燃的氣體 可將 PLC 安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中 并 安裝空氣凈化裝置 3 3 2 安裝與布線 1 PLC 應遠離干擾源 不能與高壓電器安裝在同一個開關柜內(nèi) 2 PLC 的輸入輸出最好分開走線 開關量與模擬量也要分開敷設 模擬量信號的 傳送應采用屏蔽線 屏蔽層應一端或兩端接地 接地電阻應小于屏蔽層的 1 10 3 交流輸出線和直流輸出線不要同一根電纜 輸出線應盡量遠離高壓線和動力線 避免并行 3 3 3 外部安全 為了確保整個系統(tǒng)能在安全狀態(tài)下可靠工作 避免由于外部電源發(fā)生故障 PLC 出 現(xiàn)異常 誤操作以及誤輸出造成的重大經(jīng)濟損失和人身傷亡事故 PLC 外部應安裝必要 的保護電路 1 急停電路 使 PLC 在發(fā)生故障時能將引起傷害的負載電源可靠切斷 2 保護電路 正反向運轉(zhuǎn)等可逆操作的控制系