氣動(dòng)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文(2).doc

商丘工學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)曹獻(xiàn)偉 指導(dǎo)老師姓名： 高善坤專 業(yè) 名 稱 ： 機(jī)電一體化班 級 ： 機(jī)電4班學(xué) 號 ：42090504352011年12月10號 【摘要】: 在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機(jī)械手可在空間抓、放、搬運(yùn)物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。PLC機(jī)械手設(shè)計(jì)主要是依靠限位開關(guān)和電磁閥的控制及推動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械手的所有動(dòng)作均采用電控制、氣壓驅(qū)動(dòng)。它的上升/下降、左移/右移和左旋轉(zhuǎn)/右旋轉(zhuǎn)均采用雙線圈雙位電磁閥推動(dòng)氣壓缸完成。機(jī)械手的動(dòng)作轉(zhuǎn)換依靠限位開關(guān)來控制并且按照一定的順序動(dòng)作。在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的過程中會安裝檢測燈來檢測其運(yùn)動(dòng)的啟停。本設(shè)計(jì)所用機(jī)械部件有模擬機(jī)械手爪，電氣方面有可編程控制器（PLC）、開關(guān)電源、電磁閥、等部件。按鈕發(fā)出兩路脈沖到機(jī)械手驅(qū)動(dòng)，控制它的前后移動(dòng)由氣動(dòng)閥Y4控制，左右移動(dòng)由氣動(dòng)閥Y5控制，左右旋轉(zhuǎn)由氣動(dòng)閥Y6控制，夾緊和放松由氣動(dòng)閥Y7控制，另外還有啟動(dòng)和停止兩個(gè)按鈕。機(jī)械手自動(dòng)完成全部動(dòng)作?！娟P(guān)鍵詞】: 電磁閥 限位開關(guān) 繼電器 機(jī)械手I 目 錄19 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 氣動(dòng)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)緒 論隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)械手的出現(xiàn)大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，但傳統(tǒng)的繼電器控制的半自動(dòng)化裝置因設(shè)計(jì)復(fù)雜、接線繁雜、易受干擾，從而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題，為解決以上問題，可以采用可編程序控制器械手控制系統(tǒng)機(jī)械手在專用及自動(dòng)生產(chǎn)線上應(yīng)用的十分廣泛，主要用于搬動(dòng)或卸零件的重復(fù)動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化.電磁閥控制氣動(dòng)閥的開關(guān)來控制機(jī)械手手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動(dòng)的功能。本課題擬開發(fā)的物料搬運(yùn)機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。 本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)。各動(dòng)作由氣壓驅(qū)動(dòng)，并由電磁閥控制。動(dòng)作順序及各動(dòng)作時(shí)間的間隔采用按時(shí)間原則。該機(jī)械手的動(dòng)作過程如下：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，機(jī)械手從原點(diǎn)開始前進(jìn)，前進(jìn)到底時(shí)，碰到前限位開關(guān)，前進(jìn)停止。同時(shí)接通定時(shí)器，機(jī)械手開始上升工件，定時(shí)結(jié)束，上升完成。機(jī)械手左旋，左旋到頂時(shí)，碰到左限位開關(guān)，左旋停止。機(jī)械手夾緊，夾緊碰到夾緊限位開關(guān)時(shí)，夾緊停止。機(jī)械手下降，下降到底，碰到下限位開關(guān)時(shí)，下降停止。同時(shí)接通定時(shí)器，機(jī)械手放松工件，定時(shí)結(jié)束，工件已松開。機(jī)械手后退，后退到頂碰到后退限位開關(guān)時(shí)，后退停止。于是機(jī)械手動(dòng)作的一個(gè)周期結(jié)束。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 氣動(dòng)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章 PLC的介紹1.1 PLC概述1.1.1 可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，由繼電器、接觸器和各種開關(guān)按一定的邏輯關(guān)系用線連接而成。要改變控制邏輯，需要重新布線、連接，甚至要增減元器件，由于接線多，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此只適用于工作模式固定、控制邏輯簡單、大批量生產(chǎn)的制造設(shè)備和一些自動(dòng)化程度較低的制造設(shè)備。20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了電子管順序邏輯控制器，解決了因繼電器等開關(guān)觸點(diǎn)通斷延時(shí)太長而引起的不穩(wěn)定問題；20世紀(jì)50年代半導(dǎo)體二極管、三極管邏輯控制電路取代了電子管控制器，解決了電子管熱絲大功率耗能問題；20世紀(jì)60年代中小規(guī)模集成電路的出現(xiàn)大大減少了邏輯控制器連接點(diǎn)數(shù)量，降低了故障率。20世紀(jì)60年代末，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論的發(fā)展，以及汽車制造業(yè)日益激烈的競爭對生產(chǎn)線具有柔性的要求，美國通用汽車公司首先提出了將繼電器接觸器控制的簡單易懂、使用方便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，與計(jì)算機(jī)的功能完善、靈活性、通用性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，將繼電器接觸器控制的硬件連線邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)的軟件邏輯編程的設(shè)想。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)上述設(shè)想，研制開發(fā)出世界上第一臺可編程邏輯控制器。20世紀(jì)80年代超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，產(chǎn)生了CPU、單板計(jì)算機(jī)、單片計(jì)算機(jī)，可編程邏輯控制器具有了通用性、易用性和易學(xué)性，PLC得到進(jìn)一步發(fā)展，不僅具有繼電器的邏輯控制特性，也具有了連續(xù)控制的特性，PLC也因此更名為可編程控制器。1985年1月國際電工委員會（IEC）對可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充的原則設(shè)計(jì)?！?.2 PLC的主要功能 1.2.1 PLC基本組成 現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。1) 輸入接口 輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。2) 輸出接口輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離。微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。 3) 其它接口若主機(jī)單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴(kuò)展接口電纜與I/O擴(kuò)展單元(不帶CPU)相接進(jìn)行擴(kuò)充。PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過電纜實(shí)現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。4) 編程器編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。編程器有簡易編程器和圖形編程器兩種。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時(shí)還能進(jìn)行脫機(jī)編程。目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助PLC編程支持軟件，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。5) 電源PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個(gè)PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。1.2.2 PLC的特點(diǎn)1) 可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)由PLC的定義可知道，它是專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此在設(shè)計(jì)OLC時(shí)從硬件和軟件上都采取了抗干擾的措施，提高了其可靠性。硬件措施：屏蔽、濾波、隔離、采用模塊式結(jié)構(gòu)軟件措施：故障檢測、信息保護(hù)和恢復(fù)、設(shè)置了警戒時(shí)鐘WDT、對程序進(jìn)行檢查和檢驗(yàn)2) 通用性強(qiáng)，使用方便用戶在進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，不需要自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只需根據(jù)控制要求進(jìn)行模塊的配置。對于一個(gè)控制系統(tǒng)，當(dāng)控制要求改變時(shí)，只需修改程序，就能變更控制功能。3) 采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便PLC的各個(gè)部件，均采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊之間可由機(jī)架和電纜連接。系統(tǒng)的功能和模塊可根據(jù)用戶的實(shí)際需求自行組合，使系統(tǒng)的性能價(jià)格更容易趨于合理。4) 編程語言簡單，易學(xué)，便于掌握PLC的主要使用對象是廣大的電氣技術(shù)人員，所以為了便于工程技術(shù)人員方便學(xué)習(xí)和掌握PLC的編程，采用了與繼電器接觸器控制原理相似的梯形圖語言，易學(xué)易懂。5) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短由于系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)任務(wù)僅僅是根據(jù)對象的控制要求配制適當(dāng)?shù)哪K，而不要去設(shè)計(jì)具體的接口電路，這樣大大縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間，加快了整個(gè)工程的進(jìn)度。6) 安裝簡單,調(diào)試方便,維護(hù)工作量小PLC控制系統(tǒng)的安裝接線比繼電器接觸器控制系統(tǒng)少的多，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連。PLC軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，用模擬實(shí)驗(yàn)開關(guān)代替輸入信號，其輸出狀態(tài)可以觀察PLC上的發(fā)光二極管，也可以另接輸出實(shí)驗(yàn)板。模擬調(diào)試好后，再將PLC控制系統(tǒng)安裝到現(xiàn)場，進(jìn)行連機(jī)調(diào)試，這樣既省時(shí)間又很方便。由于PLC本身的可靠性高，又有完善的自診斷能力，一旦發(fā)生故障，可以根據(jù)報(bào)警信息，迅速查明原因。如果是PLC本身，則可用更換模塊的方法排除鼓掌。這樣提高了維護(hù)的工作效率，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 氣動(dòng)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二章 PLC機(jī)械手的介紹2.1 PLC機(jī)械手的原理2.1.1 PLC機(jī)械手的原理及流程圖1機(jī)械手在原始位置時(shí)（右旋到位）動(dòng)作，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手臂開始上升，機(jī)械手放松，機(jī)械手開始前進(jìn)。2機(jī)械手上升到上限位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，上升動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始左旋。3機(jī)械手左旋到左限位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，左旋動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始抓緊。4機(jī)械手抓緊到抓緊位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，抓緊動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始右旋。5機(jī)械手開始右旋，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，抓緊動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始下降。6機(jī)械手下升到下降位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，下降動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始后退。7機(jī)械手右旋到右限位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，右旋動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始下降。8機(jī)械手后退到后退位置，機(jī)械手開始放松，一個(gè)工作循環(huán)過程完畢。9機(jī)械手的工作方式為：單步。機(jī)械手的動(dòng)作順序如下：機(jī)械手初始位置是后退、下降、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)均到底部，機(jī)械手成放松狀態(tài)。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手開始前進(jìn)，前進(jìn)到底碰到限位開關(guān)，前進(jìn)動(dòng)作停止，機(jī)械手開始上升，上升到頂端，碰到限位開關(guān)，上升動(dòng)作停止，機(jī)械手開始執(zhí)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，碰到限位開關(guān)，旋轉(zhuǎn)動(dòng)作停止，機(jī)械手開始執(zhí)行夾緊動(dòng)作，碰到限位開關(guān)，夾緊動(dòng)作停止，機(jī)械手開始執(zhí)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，碰到限位開關(guān)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)動(dòng)作停止，機(jī)械手開始下降，下降到底部時(shí)，碰到限位開關(guān)，下降動(dòng)作停止，機(jī)械手執(zhí)行后退動(dòng)作，碰到限位開關(guān)，后退停止，機(jī)械手放松，此時(shí)回到初始位置， 一個(gè)周期動(dòng)作完成。根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序，可以畫出如圖2.1所示的流程圖：上升原位前進(jìn)下降后退順時(shí)針旋轉(zhuǎn)放松夾緊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)X5X10X6X3X1X0X4X2X7圖2.1 機(jī)械手控制系統(tǒng)流程圖2.2 電路中主要元器件的介紹2.2.1 電磁繼電器的原理及應(yīng)用繼電器的工作原理和特性：繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁繼電器的工作原理和特性：電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。2.2.2 電磁閥的工作原理及應(yīng)用 電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。電磁閥是用電磁的效應(yīng)進(jìn)行控制，主要的控制方式由繼電器控制。這樣，電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。所謂氣動(dòng)系統(tǒng)，就是以氣體為介質(zhì)的控制系統(tǒng)。氣動(dòng)系統(tǒng)中，這種能源的介質(zhì)通常就是空氣。在真正使用的時(shí)候，通常把大氣中的空氣的體積加以壓縮，從而提高它的壓力。壓縮空氣主要通過作用于活塞或葉片來作功。 氣動(dòng)系統(tǒng)中，電磁閥的作用就是在控制系統(tǒng)中按照控制的要求來調(diào)整壓縮空氣的各種狀態(tài)，氣動(dòng)系統(tǒng)還需要其他元件的配合，其中包括動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、開關(guān)、顯示設(shè)備及其它輔助設(shè)備。動(dòng)力元件包括各種壓縮機(jī)，執(zhí)行元件包括各種氣缸。這些都是氣動(dòng)系統(tǒng)中不可缺少的部分。而閥體是控制算法得以實(shí)現(xiàn)的重要設(shè)備。2.2.3 接近開關(guān)工作原理及應(yīng)用接近開關(guān)是一種毋需與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械接觸而可以操作的位置開關(guān)，當(dāng)物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開關(guān)動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)交流或直流電器或給計(jì)算機(jī)裝置提供控制指令。接近開關(guān)是種開關(guān)型傳感器（即無無觸點(diǎn)開關(guān)），它即有行程開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)的特性，同時(shí)具有傳感性能，且動(dòng)作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應(yīng)快，應(yīng)用壽命長，抗干擾能力強(qiáng)等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點(diǎn)。接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)接近開關(guān)，是理想的電子開關(guān)量傳感器。當(dāng)金屬檢測體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域，開關(guān)就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發(fā)出電氣指令，準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對惡劣環(huán)境的適用能力，是一般機(jī)械式行程開關(guān)所不能相比的。它廣泛地應(yīng)用于機(jī)床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業(yè)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中可作為限位、計(jì)數(shù)、定位控制和自動(dòng)保護(hù)環(huán)節(jié)。接近開關(guān)具有使用壽命長、工作可靠、重復(fù)定位精度高、無機(jī)械磨損、無火花、無噪音、抗振能力強(qiáng)等特點(diǎn)。因此到目前為止，接近開關(guān)的應(yīng)用范圍日益廣泛，其自身的發(fā)展和創(chuàng)新的速度也是極其迅速。 接近開關(guān)的主要作用是檢測距離：檢測電梯、升降設(shè)備的停止、起動(dòng)、通過位置；檢測車輛的位置，防止兩物體相撞檢測；檢測工作機(jī)械的設(shè)定位置，移動(dòng)機(jī)器或部件的極限位置；檢測回轉(zhuǎn)體的停止位置，閥門的開或關(guān)位置；檢測氣缸或液壓缸內(nèi)的活塞移動(dòng)位置。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 氣動(dòng)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章 應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)機(jī)械手的步驟3.1 輸入輸出點(diǎn)分配表為了將機(jī)械手的控制關(guān)系用PLC控制器實(shí)現(xiàn)，PLC需要10個(gè)輸入點(diǎn)（啟動(dòng)按鈕、停止按鈕和八個(gè)控制開關(guān)），4個(gè)輸出點(diǎn)。為了使用方便，所以選擇了FX2N-64MT型的PLC。輸入輸出器件代號地址表功能說明器件代號地址表功能說明開關(guān)10啟動(dòng)按鈕SQ11手臂前進(jìn)移動(dòng)氣缸開關(guān)YV4Y4手臂左移SQ22手臂后退移動(dòng)氣缸開關(guān)手臂右移SQ33手臂向下移動(dòng)氣缸開關(guān)YV5Y5手臂上升SQ44手臂向上移動(dòng)氣缸開關(guān)手臂下降SQ55手臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)氣缸開關(guān)YV6Y6逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)SQ66手臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)氣缸開關(guān)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)SQ77機(jī)械手放松氣缸開關(guān)YV7Y7夾緊SQ810機(jī)械手夾緊氣缸開關(guān)放松開關(guān)211停止按鈕表3.1 輸入輸出點(diǎn)分配表3.2 機(jī)械手的接線圖根據(jù)PLC機(jī)械手的輸入輸出點(diǎn)分配表，畫出如圖3.1所示的PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖。X1 Y4X2 X3 Y5X4X5 Y6X6X7 Y7X10X0 COM1 X11 COM224VKA4KA5KA6KA7PLC前進(jìn)后退上升下降左旋右旋加緊放松啟動(dòng)停止圖3.1 PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖根據(jù)PLC機(jī)械手的實(shí)際連線，畫出如圖3.2所示的PLC機(jī)械手的接線圖。 電磁閥KA2KA1+24V圖3.2 十字路口交通燈的接線圖3.3 PLC機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)3.3.1 PLC機(jī)械手的梯形圖語言根據(jù)PLC機(jī)械手的控制關(guān)系畫出如圖3.3所示的PLC機(jī)械手的梯形圖。圖3.3 PLC機(jī)械手的梯形圖3.3.2 PLC機(jī)械手指令表語言0LD X001 ；后退限位1AND X003 ；下限位2AND X006 ；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)限位3AND X007 ；放松狀態(tài)4OUT M105LDI M16ANI M27ANI M38ANI M49ANI M510ANI M611ANI M712ANI M813OUT M1114LD M1115AND M1016OR M817OUT M0 ；初始化18LD M019AND X00020LD M121AND T0 ；啟動(dòng)22ORB23LD M224AND X002 ；前進(jìn)限位行程開關(guān)25AND T126ORB 27LD M328AND X004 ；上限位行程開關(guān)29AND T230ORB31LD M432AND X005 ；順時(shí)針旋轉(zhuǎn)行程開關(guān)33AND T334ORB35LD M536AND X010 ；夾緊行程開關(guān)37AND T438ORB39LD M640AND X006 ；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)行程開關(guān)41AND T542ORB43LDM744AND X003 ；下限位行程開關(guān)45AND T646ORB47LD M848AND X007 ；放松行程開關(guān)49AND T750ORB51OR T7 ；循環(huán)52 SFTL M0 M1 K8 K1 ；移位 K8指定bit元件長指定移位bit數(shù)61LD M162SET Y004 ；前進(jìn)63OUT T0 K50 ；計(jì)時(shí)5秒66LD M267SET Y005 ；上升68OUT T1 K50 ；計(jì)時(shí)5秒71LD M372SET Y006 ；順時(shí)針旋轉(zhuǎn)73 OUT T2 K50 ；計(jì)時(shí)5秒76LDM4 77SET Y007 ；夾緊78OUT T3 K50 ；計(jì)時(shí)5秒81LD M5 82RST Y006 ；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)83OUT T4 K50 ；計(jì)時(shí)5秒86LD M687RST Y005 ；下降88OUT T5 K50 ；計(jì)時(shí)5秒91LD M7 92RST Y004 ；后退93OUT T3 K50 ；計(jì)時(shí)5秒96 LD M8 97 RST Y007 ；放松98OUT T4 K50 ；計(jì)時(shí)5秒101LD X011102ZRST M0 M8107ZRST Y004 Y007112END第四章 PLC機(jī)械手的程序調(diào)試4.1 控制系統(tǒng)的程序調(diào)試步驟1） 對于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)流程圖，用以清楚的表明動(dòng)作的順序和條件。2） 設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。3） 將程序輸入到PLC的用戶存儲器，并查找程序是否正確。4） 對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。4.2 調(diào)試過程中要注意的事項(xiàng)1）數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)的接口必須要與軟件的端口設(shè)置保持匹配，否則運(yùn)行會產(chǎn)生通信錯(cuò)誤的問題。本設(shè)計(jì)中采用的是COM4端口。2）連接PLC上的輸入輸出端口對應(yīng)的動(dòng)作必須與程序中的輸入輸出點(diǎn)的定義保動(dòng)作持一致，本設(shè)計(jì)中輸入端口X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X10分別定義為前進(jìn)、后退、下移、上移、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、放松、夾緊的動(dòng)作，X0為啟動(dòng)按鈕，X11為停止按鈕。輸出端Y4、Y5、Y6、Y7分別代表機(jī)械手左/右移、上/下移、順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、夾/放物的動(dòng)作。3）連接PLC時(shí)，要清楚PLC的供電電壓是多少伏，如果實(shí)際電壓小于供電電壓則不能運(yùn)行，PLC上的Power燈就不會亮；如果實(shí)際電壓大于供電電壓，則PLC有可能會被燒壞。4）端口接線一定要牢固。5）切記上電時(shí)一定要注意安全。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 氣動(dòng)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計(jì)是考驗(yàn)我們大學(xué)這幾年來的所學(xué)，它要求我們將大學(xué)這幾年來所學(xué)到的知識能夠融會貫通、熟練應(yīng)用，并要求我能夠理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)我們的綜合運(yùn)用能力以及解決實(shí)際問題的能力。剛接到課題的時(shí)候，我們是一頭霧水，不知道該如何下手。后來通過徐老師的講解，是我們對這個(gè)課題有了一個(gè)大體的理解。接下來我們就開始畫原理圖，原理圖畫出來、正確之后，我們就開始對硬件進(jìn)行連接。之后，就開始跑線路，走一遍路線可以幫助我們更好的理解，為下面的軟件設(shè)計(jì)提供鋪墊。硬件的設(shè)計(jì)完成之后，就開始我們的軟件設(shè)計(jì)了，選擇PLC的型號，選擇輸入輸出設(shè)備等等，其中最主要的還是編程。在PLC型號的選擇上，我們選擇了三菱公司的FX2N系列的PLC，這一系列的PLC具有很大的優(yōu)點(diǎn)，它可以通過梯形圖、指令表及順序功能圖來編寫PLC程序，建立注釋數(shù)據(jù)及設(shè)置寄存器數(shù)據(jù)等。創(chuàng)建的程序可在串行系統(tǒng)中與PLC進(jìn)行通信、文件傳送、操作監(jiān)控以及完成各種測試功能。也可以將其存儲為文件，并用打印機(jī)打印輸出?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，所以我們選用了FX2N系列的PLC。在下面的程序編程中，我們遇到了很大的困難，因?yàn)槔锩嫔婕暗诫姶砰y的控制，所以對于這一部分的稱序搞不懂，后來在老師的幫助下，才知道在這里不需要用程序來控制電磁閥。開始是我們自己編寫程序，然后去調(diào)試，通過模擬調(diào)試發(fā)現(xiàn)了很多問題，根本就達(dá)不到要求，但是我們沒有放棄，之后又經(jīng)過了