課程設(shè)計(jì)機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制設(shè)計(jì)

1、青島理工大學(xué)琴島學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課題名稱：機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制設(shè)計(jì)學(xué) 院：機(jī)電工程系專業(yè)班級(jí)：機(jī)電一體化技術(shù)093班學(xué) 號(hào)：20090212085學(xué) 生：榮佑平指導(dǎo)老師：陳燕青島理工大學(xué)琴島學(xué)院教務(wù)處2011年 03 月 12 日現(xiàn)代電氣控制及plc應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書現(xiàn)代電氣控制及plc應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)評(píng)閱書題目機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制設(shè)計(jì)學(xué)生姓名榮佑平學(xué)號(hào)20090212083指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日答辯評(píng)語(yǔ)及成績(jī)答辯教師簽名： 年 月 日教研室意見(jiàn)總成績(jī)： 室主任簽名： 年 月 日現(xiàn)代電氣控制及plc應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書摘 要 （1）機(jī)床加工工件的裝卸，特別

2、是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。 （2）在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它以用來(lái)組裝零部件。(3)可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。（4）可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。(5）宇宙及海洋的開發(fā)，軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。（6）機(jī)械手電器控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求有單周期連續(xù)、自動(dòng)循環(huán)和手動(dòng)控制等操作方式。（7）工作方式的選擇可以很方便的操作面板上表示出來(lái)。當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地回到左上角位置待命。（8）當(dāng)旋鈕打向自動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成各工步操作，且循環(huán)動(dòng)作。當(dāng)旋

3、鈕打向手動(dòng)時(shí)，每一工步都要按下該工步按鈕才能實(shí)現(xiàn)。（9）機(jī)械手需將工件從工作臺(tái)a移至工作臺(tái)b上，其動(dòng)作過(guò)程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)完成。（10）此外，機(jī)械手在夾送工件工件右行到位后，如果工作臺(tái)b上的工件尚沒(méi)有運(yùn)走，機(jī)械手則停止運(yùn)動(dòng)，待工作臺(tái)b上的工件被運(yùn)走后，機(jī)械手才能下降。i現(xiàn)代電氣控制及plc應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書目 錄青島理工大學(xué)琴島學(xué)院1課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書1摘 要i1序言12零件的分析22.1機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求22.2機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)原理23機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)23.1機(jī)械手的操作方式23.2機(jī)械手plc的輸入/輸出開關(guān)分配表33.3機(jī)械手plc控制

4、面板圖43.4機(jī)械手plc移動(dòng)示意圖53.5機(jī)械手plc控制接線圖63.6機(jī)械手plc自動(dòng)控制狀態(tài)流程圖73.7機(jī)械手plc控制總梯形圖83.8機(jī)械手plc的語(yǔ)句表183.9機(jī)械手plc程序設(shè)計(jì)說(shuō)明213.91機(jī)械手plc程序設(shè)計(jì)手動(dòng)程序與自動(dòng)程序的切換223.92機(jī)械手plc程序設(shè)計(jì)手動(dòng)程序223.93機(jī)械手plc程序設(shè)計(jì)自動(dòng)程序223.94機(jī)械手plc程序設(shè)計(jì)返回原點(diǎn)程序244總結(jié)245參考文獻(xiàn)24ii1 序言現(xiàn)代電氣控制及plc應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理

5、論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有重要的地位。通過(guò)課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的：1、學(xué)生在老師的指導(dǎo)之下，綜合運(yùn)用現(xiàn)代電氣控制及plc應(yīng)用技術(shù)課程及前期所學(xué)課程的相關(guān)知識(shí)和技能，相對(duì)獨(dú)立地設(shè)計(jì)和調(diào)試一個(gè)小型plc應(yīng)用系統(tǒng)或繼電器控制系統(tǒng)，為即將從事的專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。2、初步培養(yǎng)編寫和整理“設(shè)計(jì)說(shuō)明書”的能力。3、課程設(shè)計(jì)過(guò)程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查詢相關(guān)資料等，提高學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)資料的檢索和信息的處理能力。就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)

6、。2零件的分析2.1機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求機(jī)械手電器控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求有單周期連續(xù)、自動(dòng)循環(huán)和手動(dòng)控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便的操作面板上表示出來(lái)。當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成各工步操作，且循環(huán)動(dòng)作。當(dāng)旋鈕打向手動(dòng)時(shí)，每一工步都要按下該工步按鈕才能實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手需將工件從工作臺(tái)a移至工作臺(tái)b上，其動(dòng)作過(guò)程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)完成。此外，機(jī)械手在夾送工件工件右行到位后，如果工作臺(tái)b上的工件尚沒(méi)有運(yùn)走，機(jī)械手則停止運(yùn)動(dòng)，待工作臺(tái)b上的工件被運(yùn)走后，機(jī)械手才能下降。2.2

7、機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)原理機(jī)械手將一個(gè)工件由a處傳送到b處。其中上升、下降、左移和右移的執(zhí)行分別用雙線圈二位電磁閥推動(dòng)汽缸的完成。當(dāng)按下電磁閥通電，就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動(dòng)作。例如：一旦下降的電磁閥線圈通電，機(jī)械手下降，即使線圈在斷電，仍保持現(xiàn)有的下降狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外加緊，放松由單線圈二位電磁閥推動(dòng)汽缸完成，線圈通電執(zhí)行加緊動(dòng)作，線圈斷電執(zhí)行放松動(dòng)作。設(shè)備裝有上下左右限位開關(guān)。3機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手的操作方式操作時(shí)，機(jī)械手分為手動(dòng)操作方式、回原點(diǎn)操作方式、單步（點(diǎn)動(dòng)）操作方式、單周期操作方式和自動(dòng)循環(huán)操作方式。3.2機(jī)械手plc的輸入/輸出開關(guān)分配表輸入信號(hào) 輸出信號(hào)名稱代號(hào)

8、輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)上限位行程開關(guān)st1i0.0上升電磁閥yv1q0.0下限位行程開關(guān)st2i0.1下降電磁閥yv2q0.1左限位開關(guān)st3i0.2右移yv3q0.2右限位開關(guān)st4i0.3左移yv4q0.3下降點(diǎn)動(dòng)按鈕sb1i0.4加緊電磁閥yv5q0.4上升點(diǎn)動(dòng)按鈕sb2i0.5原點(diǎn)指示燈hlq0.5左移點(diǎn)動(dòng)sb3i0.6右移點(diǎn)動(dòng)sb4i0.7手動(dòng)操作方式選擇開關(guān)sa1-1i1.0回原點(diǎn)操作方式選擇開關(guān)sa1-2i1.1單步(點(diǎn)動(dòng))操作方式選擇開關(guān)sa1-3i1.2單周期操作方式選擇開關(guān)sa1-4i1.3自動(dòng)循環(huán)操作方式選擇開關(guān)sa1-5i1.4回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕sb5i1.5全自動(dòng)啟

9、動(dòng)按鈕sb6i1.6全自動(dòng)停止按鈕sb7i1.7工件檢測(cè)光電開關(guān)st5i2.0夾緊工件點(diǎn)動(dòng)按鈕sb8i2.1放松工件點(diǎn)動(dòng)按鈕sb9i2.23.3機(jī)械手plc控制面板圖3.4機(jī)械手plc移動(dòng)示意圖3.5機(jī)械手plc控制接線圖3.6機(jī)械手plc自動(dòng)控制狀態(tài)流程圖3.7機(jī)械手plc控制總梯形圖3.8機(jī)械手plc的語(yǔ)句表ld i0.2 = q0.2 a i0.0 ld i0.4an q0.1 an q0.2= m0.5 = q0.0ld sm0.1 ld i0.6 o i0.0 a i0.0o i1.1 an q0.3lps = q0.4a m0.5 ld i0.7s m0.0 ,1 a i0.0lp

10、p an q0.4an m0.5 = q0.3r m0.0 ,1 ld i1.6ld i1.0 a i1.4r m0.7 ,1 o m0.7r m3.0 ,8 an i1.7ld i2.1 = m0.7s q0.1 ,1 ld i1.6ld i2.2 on i1.2r q0.1 ,1 = m0.6ld i0.5 ld m3.7an q0.0 a i0.4an m0.7 ld m3.1a m0.6 a t37o m0.0 a m0.6an m3.0 o m3.2= m0.0 an m3.3ld m3.7 = m3.2a i0.2 ld m3.2a m0.0 a i0.0ld m0.0 a m0.

11、6a i1.6 o m3.3an i1.1 an m3.4old = m3.3a m0.6 ld m3.3o m3.0 a i0.3an m3.1 a m0.6= m3.0 o m3.4ld m3.0 an m3.5a i0.1 an i0.2a m0.6 = m3.4o m3.1 ld m3.4an m3.2 a i0.1= m3.1 a m0.6o m3.5 ld m3.1an m3.6 s q0.1 ,1= m3.5 ton t37 ,+10ld m3.5 ld m3.5a t38 r q0.1 ,1a m0.6 ton t38 ,+10o m3.6 ld m1.0an m3.7 o m

12、3.2= m3.6 o m3.6ld m3.6 an i0.0a i0.0 = q0.2a m0.6 ld m3.3o m3.7 an i0.3an m3.0 = q0.3an m0.0 ld m3.7= m3.7 o m1.1ld m0.5 an i0.2= q0.5 = q0.4ld m3.0 ld i1.1o m3.4 a i1.5an m0.5 o m1.0= q0.0 an m1.1= m1.0r q0.0 ,1r q0.1 ,1ld m1.0a i0.0o m1.1an i0.2= m1.1r q0.3 ,13.9機(jī)械手plc程序設(shè)計(jì)說(shuō)明控制系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、單周期、單步、連續(xù)和回原點(diǎn)

13、5種工作方式。機(jī)械手在最上面和最左邊且松開時(shí)稱為系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)（或稱初始狀態(tài)）。左限位開關(guān)i0.2、上限位開關(guān)i0.0的常開觸點(diǎn)和表示機(jī)械手松開的q0.1的常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，“原點(diǎn)條件”存儲(chǔ)器位m0.5接通變?yōu)閛n，并接通q0.5，原點(diǎn)指示燈亮。如果選擇的是單周期工作方式，按下啟動(dòng)按鈕i1.6后，從初始步m0.0開始，機(jī)械手按狀態(tài)流程圖的規(guī)定完成一個(gè)周期的工作后，返回并停留在初始步。如果選擇連續(xù)工作方式，在初始狀態(tài)下啟動(dòng)按鈕i1.6后，機(jī)械手從初始步開始，一個(gè)周期一個(gè)周期的反復(fù)連續(xù)工作。當(dāng)按下停止按鈕i1.7后，系統(tǒng)并不馬上停止工作，而是完成最后一個(gè)周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初

14、始步。如果選擇的是單步工作方式，從初始步開始，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步的任務(wù)后，自動(dòng)停止工作并停留在該步，再按下啟動(dòng)按鈕，又往前走一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。在選擇單周期、連續(xù)和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點(diǎn)狀態(tài)。如果不滿足這一條件，則可選擇回原點(diǎn)工作方式，然后按原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕i1.5，使系統(tǒng)自動(dòng)地返回原點(diǎn)狀態(tài)。在原點(diǎn)狀態(tài)，狀態(tài)流程圖中的初始步m0.0為on，為進(jìn)入單周期、連續(xù)和單步工作方式做好準(zhǔn)備。3.91機(jī)械手plc程序設(shè)計(jì)手動(dòng)程序與自動(dòng)程序的切換在梯形圖中，第1邏輯行至第3邏輯行為手動(dòng)程序與自動(dòng)程序的切換程序。接通可編程控制器的電源時(shí)，若機(jī)械手處于原電狀態(tài)，m0.

15、5接通，sm0.1接通掃描周期，m0.0被置位，為進(jìn)入單步、單周期和連續(xù)工作方式做好了準(zhǔn)備。此時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)工作方式。若在梯形圖中，如果第一邏輯行中的m0.0未被置位，也就是說(shuō)，機(jī)械手未處于原點(diǎn)狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方式下工作，系統(tǒng)為手動(dòng)工作方式。3.92機(jī)械手plc程序設(shè)計(jì)手動(dòng)程序在梯形圖中，第4邏輯行至第9邏輯行為手動(dòng)控制程序。將轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1扳至單步（點(diǎn)動(dòng)）方式。i1.2在第11邏輯行中的常閉觸點(diǎn)斷開，系統(tǒng)執(zhí)行手動(dòng)程序，當(dāng)按下加緊工作點(diǎn)動(dòng)按鈕sb8時(shí)，i2.1的常開觸點(diǎn)閉合，q0.1被復(fù)位，機(jī)械手處于加緊狀態(tài)；當(dāng)按下放松工作點(diǎn)動(dòng)按鈕sb9時(shí)，i2.2的常開觸點(diǎn)閉合，

16、q0.1被復(fù)位，機(jī)械手處于放松狀態(tài)；當(dāng)按下上升點(diǎn)動(dòng)按鈕sb2時(shí)，i0.5的常開觸點(diǎn)閉合，q0.2接通，機(jī)械手處于上升狀態(tài)；當(dāng)按下下降點(diǎn)動(dòng)按鈕sb1時(shí)，i0.4的常開觸點(diǎn)閉合，q0.0接通，機(jī)械手處于下降狀態(tài)；當(dāng)按下左移點(diǎn)動(dòng)按鈕sb3時(shí)，i0.6的常開觸點(diǎn)閉合，q0.4接通，機(jī)械手處于左移狀態(tài)；當(dāng)按下右移點(diǎn)動(dòng)按鈕sb4時(shí)，i0.5的常開觸點(diǎn)閉合，q0.3接通，機(jī)械手處于右移狀態(tài)。3.93機(jī)械手plc程序設(shè)計(jì)自動(dòng)程序在梯形圖中，第10邏輯行至第20邏輯行為不包括自動(dòng)返回原點(diǎn)的自動(dòng)控制程序。當(dāng)把選擇開關(guān)扳至自動(dòng)位置時(shí)，i1.4的常開觸點(diǎn)閉合，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入不包括自動(dòng)返回原點(diǎn)的自動(dòng)控制程序。在第10邏輯

17、行中，按下啟動(dòng)按鈕i1.6時(shí)，m0.7接通并自鎖，且第11邏輯行中的m0.6也接通，使得m0.6在第12邏輯行至第20邏輯行中的常開觸點(diǎn)閉合，允許轉(zhuǎn)換為自動(dòng)工作方式。若系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)，接通電源則m0.0接通。單周期工作方式，將轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1扳至單周期操作方式，i1.2在第11邏輯行中的常閉觸點(diǎn)閉合，i1.1在第13邏輯行中的常閉觸點(diǎn)閉合。按下啟動(dòng)按鈕sb6，i1.6的常開觸點(diǎn)閉合，第13邏輯行中的m3.0接通并自鎖，使得在第22邏輯行中的q0.0接通，系統(tǒng)進(jìn)入下降狀態(tài)。當(dāng)下降到位后，撞擊行程開關(guān)st2，i0.1的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得第14邏輯行中的m3.1的線圈接通，同時(shí)第13邏

18、輯行中的m3.0的線圈斷開。第23邏輯行中的q0.1被置位，系統(tǒng)進(jìn)入加緊狀態(tài)，計(jì)時(shí)器t37開始計(jì)時(shí)。經(jīng)過(guò)1s的計(jì)時(shí)后，計(jì)時(shí)器t37動(dòng)作，在第15邏輯行中的常開觸點(diǎn)閉合，使得m3.2的線圈接通，同時(shí)第14邏輯行中的m3.1的線圈斷開，第25邏輯行中的q0.2的線圈接通，系統(tǒng)進(jìn)入上升狀態(tài)。當(dāng)上升到位后，撞擊行程開關(guān)st1，i0.0的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得第16邏輯行中的m33的線圈接通，同時(shí)第15邏輯行中的m3.2的線圈斷開。第26邏輯行中的q0.3的線圈接通，系統(tǒng)進(jìn)入右行狀態(tài)。當(dāng)右行到位后，撞擊行程開關(guān)st4，i0.3的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得第17邏輯行中的m3.4的線圈接通

19、，同時(shí)第16邏輯行中的m3.3的線圈斷開。第22邏輯行中的q0.0的線圈接通，系統(tǒng)進(jìn)入下降狀態(tài)。當(dāng)下降到位后，撞擊行程開關(guān)st2，i0.1的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得第18邏輯行中的m3.5的線圈接通，同時(shí)第17邏輯行中m3.4的線圈斷開。第24邏輯行中的q0.1的線圈復(fù)位，系統(tǒng)進(jìn)入松開狀態(tài)，計(jì)時(shí)器t38開始計(jì)時(shí)。經(jīng)過(guò)1s的計(jì)時(shí)后，計(jì)時(shí)器t38動(dòng)作，在第19邏輯行中的常開觸點(diǎn)閉合，使得m3.6的線圈接通，同時(shí)第18邏輯行中的m3.5的線圈斷開。第25邏輯行中的q0.2的線圈接通系統(tǒng)進(jìn)入上升狀態(tài)。當(dāng)上升到位后，撞擊行程開關(guān)st1，i0.0的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得第20邏輯行中的m

20、3.7的線圈接通，同時(shí)第19邏輯行中的m3.6的線圈斷開。第27邏輯行中的q0.4的線圈接通，系統(tǒng)進(jìn)入左行狀態(tài)。當(dāng)左行到位后，撞擊行程開關(guān)st3，i0.2的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，q0.0的線圈斷開。由于系統(tǒng)處于單周期方式工作狀態(tài)，而第13邏輯行中的m0.7處于斷開狀態(tài)，因此，系統(tǒng)停止左行，并進(jìn)入原點(diǎn)狀態(tài)。全自動(dòng)工作方式：將轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1扳至全自動(dòng)工作方式，按下啟動(dòng)按鈕sb6，在第10邏輯行中，i1.4和i1.6的常開觸點(diǎn)閉合，m0.7接通。若系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)，則系統(tǒng)按下列過(guò)程循環(huán)進(jìn)行：下降加緊上升右行下降放松上升左行下降。其自動(dòng)的過(guò)程與單周期工作相同，只不過(guò)在左行到位時(shí)，撞擊行程開關(guān)st3，第13邏輯行中的i0.2的常開觸點(diǎn)閉合，由于是全自動(dòng)工作方式，m0.7的常開觸點(diǎn)閉合，因此，系統(tǒng)又進(jìn)入下降狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)周而復(fù)始的工作，直至按下停止按鈕。