(完整word版)簡易物料搬運機械手的PLC控制系統(tǒng)設計(20210330125906)

1、課程設計電氣控制系統(tǒng)與 PLC課程設計題目：簡易物料搬運機械手的PLCPLC控制系統(tǒng)設計系別：機械工程學院專業(yè)：機械設計制造及其自動化班級：機自081081班時間：20112011年1212月1 1日指導教師：馮治國1.設計的目的1通過課程設計培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、基礎知識及基本技能 進行分析和解決實際問題的能力。2使學生受到PLC系統(tǒng)開發(fā)的綜合訓練，達到能夠進行PLC系統(tǒng)設計和實 施的目的。3使學生掌握簡易機械手的電器工作原理。2設計內(nèi)容1. 目錄2 原理介紹和分析部分3.根據(jù)要求選擇系統(tǒng)方案4.PLC選擇及I/O及其它PLC元器件分配5.程序框圖和程序設計6.心得體會。3.設計任

2、務和要求1.提交報告一份（主要組成：功能闡述、流程圖、I/O分配、電氣原理圖、 梯形圖）2.字數(shù)30003.報告相似程度80%，按不及格處理4.交作業(yè)時間：12.34器材簡易物料搬運機械手5參考資料1宮淑貞 徐世許 主編可編程控制器原理及應用北京人民郵電出版社2009.4一、機械手的控制及說明一、課題內(nèi)容1.如圖所示為一簡易物料搬運機械手的工藝流程圖。該機械手是一個水平/垂直位移的機械設備，其操作是將工件從左工作臺搬運到右工作臺，由光耦 合器VLC來檢測工作臺上有沒有工件。機械手通常位于原點，它的動作全 部由氣缸驅動，而氣缸則由相應的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右 移分別由雙線圈二位電

3、磁閥控制，放松/夾緊由一個單線圈二位電磁閥（稱為 夾緊電磁閥）控制。機械手工作循環(huán)過程示意圖如圖2所示。從圖中可見，機械手工作循環(huán)過程 主要有8個動作，即為：原位下降夾緊f上升宇移注移一上升一放松-下降二 機械手的控制系統(tǒng)要求分析機械手動作示意圖如圖1所示。其全部動作由汽缸驅動，而汽缸又由相 應的電磁閥和繼電器控制。其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩 位繼電器控制。下降繼電器線圈通電時，機械手下降；下降繼電器線圈斷電 時，機械手下降停止。只有上升繼電器線圈通電時，機械手才上升；上升繼 電器線圈斷電時，機械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移繼電器和 右移繼電器控制。機械手的放松/夾緊

4、由一個單線圈（稱為夾緊電磁閥）控制。 該線圈通電，機械手夾緊；該線圈斷電，機械手放松。機械手的動作過程如圖2所示。從原點開始按下啟動按鈕時，下降繼電 器線圈通電，機械手開始下降。下降到底時，碰到下限位開關，下降繼電器 線圈斷電，下降停止；同時接通夾緊電磁閥，機械手夾緊，夾緊后，上升繼 電器線圈開始通電，機械手上升；上升到頂時，碰到上限位開關，上升繼電 器線圈斷電，上升停止；同時接通右移繼電器，機械手右移，右移到位時， 碰到右移極限位開關，右移繼電器線圈斷電，右移停止。此時，右工作臺上 無工作，則光電開關接通，下降繼電器線圈接通，機械手下降。下降到底時 碰到下限位開關下降繼電器線圈斷電，下降停止

5、；同時夾緊電磁閥斷電，機 械手放松，放松后，上升繼電器線圈通電，機械手上升，上升到極限時碰到 單步運行X12上升回原點X11下降啟動 停止操作面板示意圖極限位開關，上升繼電器斷電，上升停止；同時接通左移繼電器，機械手左 移；左移到原點時，碰到左極限開關，左移繼電器線圈斷電，左移停止。至 此，機械手經(jīng)過八步動作完成一個循環(huán)。三PLC的共有選型及I/O 口接線圖根據(jù)控制要求共有20個輸入和5個輸出，共有25個點數(shù)，按照設計要 求和需要我們選用了三菱FX系列中的FX2-48 MR作為設計主體，其輸入與 輸出接線圖及控制面板如圖所示：FVL L L1 亠 一 QF 上升/下降KM3KM2FR KM4夾

6、緊/放松YA424VPLC機械手主I/O 口分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編碼名稱代號輸 出 占 八、 編 碼上限位SQ1X0上升YV1Y0下限位SQ2X1下降YV2Y1左限位SQ3X2P右移YV3Y2 :右限位SQ4X3左移YV4Y3下降點SB1X4r夾緊YV5Y4 :上升點SB2X5左移點SB3X6右移點SB4X7啟動SB5X8QF左/右移KM5、_ QFM1KM1M2外圍接手動操作SA1-1X10回原點SA1-2X11單步SA1-3X12單周期SA1-4X13自動SA1-5X14回原點啟 動SB6X15全自動SB7X16停止SB10X17夾緊SB8X21放松SB9X22工作檢測ST

7、5X20外圍電路（2）PLC四初始化程序設計在主電路中 KM1、KM2、KM3、KM4 為繼電器，YA4是電磁閥。 當PLC中輸出Y0時，KV1導通同時接觸器KM1導通繼電器動作，機械手上IO V411I左移限位上限位惑松M0OOO_1ST” 10S20S29測.監(jiān)控初貽化梯那圖程序升；當KM2通電時繼電器動作，機械手下降；當 KM3導通時繼電器動作， 機械手右移；當KM4導通時繼電器動作，機械手左移；當 KM5通電時電 磁閥動作，使機械手夾緊或放松，而圖中的 FV為短路保護，F(xiàn)R為過載保 護。M8044特殊輔助繼電器作為原點位置條件用，當原點位置條件滿足時M8044接通。手動停止rlT I瑩

8、周期RK002停止傑捋M8000ELTW船控血:r內(nèi)部單步/單周期自動梯形圖初姑歸沖M304Q1 為了使I ST指令在每個掃描周期內(nèi)均執(zhí)行，用 PLC “RUN ”時ON 和M 8000驅動。2使用1ST指令時五種工作方式加三種必要的按鈕， 共八種控制信號：A手動方式 B回原點方式 C單步方式 D單周期方式 E自動連 續(xù)方式 F回原點方式G啟動按鈕H停止按鈕3 使用1ST指令后，PLC自動把狀態(tài)元件S中S0 S2分配給了 3大 類模式的初始化狀態(tài)用，且規(guī)定 S0用于手動，S1用于回原點，S2 用于自動仲步/單周期。S10-S19用于回原點程序模塊中的狀態(tài)。因此，指令格式中的S20是用戶可以分配

9、給自動 沖周期/單步的最小 狀態(tài)號。下圖為置初始狀態(tài) 1ST指令自動動作的特殊輔助繼電器M8040M8047的動作內(nèi)容。M8040是禁止轉移用輔助繼電器，當 M8040=0N時就禁止所有狀態(tài)轉1 1回原蠱XI1 nX1TM3040K12車歩 K1TM9CI47允許MTI監(jiān)控移，手動狀態(tài)下 M8040總是接通的。在原點、單周期運動時按動停止按鈕后一直到再按啟動按鈕的時間內(nèi)，M8040 直保持ON狀態(tài)。單步執(zhí)行時M8040常通，但是再按動啟動按鈕時，M8040=0FF,使狀態(tài)可以順序轉移轉移開始特殊輔助繼電器M8041是初始狀態(tài)S2向另一狀態(tài)轉移的轉移 條件輔助繼電器。手動加原點 M8041不動作

10、，單步、單周期時，僅在按動 啟動按鈕時動作，自動時按啟動按鈕后保持為M8041=ON，按停止按鈕后M804 仁OFF。啟動脈沖輔助繼電器M8042是在啟動按鈕按下時瞬間接通。特殊輔助 繼電器M8044是原點條件，M8043是回原點結束，這兩個元件應由用戶程 序控制。1手動方式程序手動方式梯形圖程序如圖所示，S0手動方式的初始狀態(tài)，手動方式的夾緊、放松及上升、下降是由相應的按鈕來控制的夾緊上并愉入10下降輔入吃上限位左霜右穩(wěn)手動方式梯范團程序紅丘卜:陲”軸山L3H-將選擇開關撥到手東方示（X10置1）按啟動按鈕（X24）, SO獲得狀 態(tài)，按下降開關X6，下降開始直到碰到下限位開關（X1 ）下降

11、結束，在按 下夾緊開關（X21）夾緊動作開始（丫4置1），按下上升開關（X4）上升動 作開始，當動作碰到上限位開關（X0）上升結束；按下右移開關（X7 ）右 移動作開始，直到碰到右限位開關（X3）動作結束；按左移開關（X6 ）動 作左移，直到碰到左限位開關（X2 ）動作結束，按放松按鈕（X22）機械手 方松（丫4復位0）。2回原點方式程序在我們的自動/單步/單周期運行之前我們通常要讓機械手回到原點，才 能讓他完成自動運行的動作回原點方式也屬于自動程序的一種， 在機械手的自動操作中，由于操作 的動作復雜不容易直接設計出梯形圖，可以先畫出自動操作的流程圖，用以表示動作的順序和轉換的條件，然后根據(jù)所

12、采用的控制方法設計梯形圖比較 簡單，所以后面的自動程序都采用流程圖來完成。將操作板上的工作方式打到回原點位置（X11,S1置1），此時S1獲得信 號。當按下回原點啟動開關（X11），S10得到信號，同時下降運行停止，機 械手松開，上升運動開始，直到碰到上限位開關（X0）接通S11，此時右移 停止，左移運動開始，直到碰到左限位開關（X2）接通S12,此時輸出M8043 回歸完成，信號自動返回給 S12,動作結束。其原理如圖所示:vie下陣上升右移左移回原點方式梯形國3自動方式控制在自動程序中包括單周期、單步運行方式。將控制面上的工作方式撥到自動工作方式（X14）,然后按啟動按鈕（X24）,此時M

13、8041導通置1 （附: 在使用自動單步運行、單周期運行之前我們都得先回原點使M8044通過置1）,此時S2導通到S21，下降動作開始，直到碰到限位開關（X1），停止下 降，導通S26,并停留2秒鐘，然后導通S27,機械手放松并開始上升，直 到碰到上限位開關，上升停止。S28導通，機械手左移，碰到左限位開關， 信號返回給S2，達到循環(huán)動作，直到按下停止開關（X17），所有動作停止。 下圖為自動方式的梯形圖與狀態(tài)圖自動方式梯形圖如下圖所示天緊自動方式狀態(tài)圖下降夾緊上升右移放松上升左移4單步運行、單周期運行將控制面板上的工作方式撥到單步工作方式上，每按一次啟動按鈕機械 手就運到一次運動一個步驟。將

14、開關撥到單周期工作方式上，按動一次啟動 按鈕機械手自動完成一個周期的動作，其工作原理與自動方式一樣。5 程序的語句表手動方式、回原點方式、自動、單步、單周期方式語句表分別為：(1)初始狀態(tài)語句表步序指令0LDX01ANDX22ANIY43OUTM80444LDM800051ST X10 S20 S28(2)手動狀態(tài)語句表步序指 令步序指令0STLS012OUTY11L DX2113L DX72RETY414ANIX03L DX2215ANIX24RSTY416ANIY25L DX517OUTY36ANIY118L DX77ANIX019ANIX08OUTY020ANIX39L DX421ANI

15、Y310ANIY022OUTY211ANIX123(3)自動方式語句表步序指令步序指令0STLS220SETS251L DM804121STLS252ANDM804422LDIX203SETS2123OUTY14STLS2124L DX15OUTY125SETS266L DX126STLS267SETS2227OUT T1 K208STLS2228L DT19OUT TO K2029SETS2710L DT030STLS2711SETS2331SETY412STLS2332OUTY013SETY433L DX014OUTY034SETS2815L DX035STLS2816SETS2436OU

16、TY317STLS2437L DX318OUTY238OUTS219L DX239RET(4)回原點方式語句表步序指令步序指令0STLS110RSTY21L DX1511OUTY32SETS1012L DX23STLS1013SETS124RSTY414STLS125RSTY115SETM80436OUTY016RSTS127L DX017OUTS128SETS1118RET9STLS11(5 ) 內(nèi)部單步、單周期自動梯形圖的語句表步序指令步序指令0L DX1415L DX121ORX2416ORB2ANDM804117L DX133ANIX1718AND X174ANDX1219ORB5ORX1320L DM80026L DX1421ORB7ORB22L DM80428L DX2423ORB9ORX1524ANIM804210ANIX1025ORB11SETM804226OUTM804012L DX1027L DM800013L DX1128OUTM804714ANDX17四設計小節(jié)本次設計完成了簡單的機械手的工作原理及 PLC電氣部分的設計。在這 段時間的設計中，參考了大量的參考資料，同時我們也作了大量的社會調查， 結合實際完成了這套設計。通