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1、優(yōu)秀論文未經(jīng)允許審核通過(guò)切勿外傳中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)韶關(guān)高級(jí)技工學(xué)校站電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)09級(jí)姓名畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)PLC控制的機(jī)械手起止日期: 2011 年 2 月 21 日至 2010 年 3 月 20 日指導(dǎo)教師:楊鋒畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)要求(包括日程安排和進(jìn)度):一、任務(wù):機(jī)械原點(diǎn)設(shè)在可動(dòng)部分左上方,即壓下左限開(kāi)關(guān)和上限開(kāi)關(guān),并且工作處于放松狀態(tài),下降、上升和左、右移動(dòng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)工件處于工作臺(tái)B 上方準(zhǔn)備下放時(shí),為確保安全,用光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)工作臺(tái)B 有無(wú)工件,只在無(wú)工件時(shí)才發(fā)出下放信號(hào)。機(jī)械手工作循環(huán)為: 啟動(dòng)右移下降夾緊上升正擺下降放松上升左移反

2、擺二 、要求:( 1) 電氣原理圖設(shè)計(jì),工作方式設(shè)置為自動(dòng)循環(huán)和點(diǎn)動(dòng)兩種;( 2) PLC 梯形圖設(shè)計(jì),工作方式設(shè)置為手動(dòng)和自動(dòng)。 其手動(dòng)方式包括:?jiǎn)我?、回原點(diǎn);自動(dòng)包括:?jiǎn)尾竭\(yùn)行、單周運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行。( 3)有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖;( 4) 自動(dòng)循環(huán)時(shí)應(yīng)按上述順序動(dòng)作。( 5) 任務(wù)上的機(jī)械手動(dòng)作圖:三、日程安排和進(jìn)度(1)機(jī)械手動(dòng)工作原理一天講課 (2)氣 -電工作原理一天 講課 (3)電氣原理圖設(shè)計(jì)三天(4)PLC 梯形圖設(shè)計(jì)調(diào)試五天(5)寫(xiě)論文五天(6)論文修改三天(7)論文答辯兩天審查意見(jiàn):院(站)負(fù)責(zé)人:年月日注:本任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)并審查后,復(fù)印一份交學(xué)生裝訂在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

3、的封面之后,原件存函授站 。摘要:機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu),是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、等機(jī)械器件組成;電氣方面有交流電機(jī)、變頻器、傳感器、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù),位置控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等,是機(jī)電一體化的典型代表 PLCPLCPLC關(guān)鍵詞 :PLC目錄15555 66 7 PLC8PLC8PLC83.2.1 PLC.83.2.2 PLC .9 9 .10 PLC .113.5.1PLC.113.5.2PLC . 11 .11 PLC .12 PLC .13 . 15 .15 151619PLC.20.22242526 ,無(wú)

4、人車(chē)間、無(wú)人生產(chǎn)流水線等等,已經(jīng)隨處可見(jiàn)。同時(shí),現(xiàn)代生產(chǎn)中,存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境,如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場(chǎng)合以及水下作業(yè)等,這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù), 是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物, 并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。 工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、 改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合,應(yīng)用得更為廣泛。在我國(guó),近幾年來(lái)也有較快的發(fā)展, 并取得一定的效果, 受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門(mén)的重視。本課題擬開(kāi)發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)

5、械手,采用日本三菱公司的 FX2N 系列PLC,對(duì)機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。該裝置機(jī)械部分有滾珠絲杠、滑軌、機(jī)械抓手等;電氣方面由交流電機(jī)、變頻器、操作臺(tái)等部件組成。 我們利用可編程技術(shù), 結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置, 控制機(jī)械手完成各種動(dòng)作。由于時(shí)間倉(cāng)促和個(gè)人水平限制, 我的設(shè)計(jì)存在著許多還沒(méi)來(lái)得及解決的問(wèn)題,希望廣大老師、同學(xué)能夠給予批評(píng)指正并予以解決。第一章機(jī)械手簡(jiǎn)介第一節(jié)概述機(jī)械手首先是由美國(guó)開(kāi)始研制的。1958 年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出了第一臺(tái)機(jī)械手。機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能,用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化

6、和自動(dòng)化,能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。第二節(jié)機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件(或工具)的部件,根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式,如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)(擺動(dòng))、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作,改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式,稱(chēng)為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體,需有 6 個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多,機(jī)械手的靈活性越大,通用性越廣,其結(jié)構(gòu)也越

7、復(fù)雜。一般專(zhuān)用機(jī)械手有 2 3 個(gè)自由度。第三節(jié) 機(jī)械手的應(yīng)用機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置,如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件,在加工中心中更換刀具等,一般沒(méi)有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱,如用于原子能部門(mén)操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱(chēng)為機(jī)械手。另外,機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用不僅能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力,而且還能改善熱、累等勞動(dòng)條件。第二章機(jī)械手的控制方案與選擇第一節(jié)控制要求如下圖所示為某生產(chǎn)車(chē)間中自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)械手,用于將左工作臺(tái)上的工件搬運(yùn)到右工作臺(tái)上。機(jī)械手的全部動(dòng)作由液壓驅(qū)動(dòng)。液壓泵由電磁閥控制,其上升下降、左移右移運(yùn)動(dòng)由雙線圈兩位電磁閥控制,即上

8、升電磁閥得電時(shí)機(jī)械手上升,下降電磁閥得電時(shí)機(jī)械手下降。夾緊放松運(yùn)動(dòng)由單線圈兩位電磁閥控制,線圈得電時(shí)機(jī)械手夾緊,斷電時(shí)機(jī)械手放松。圖 2.1 機(jī)械手的動(dòng)作示意圖為便于控制系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù),本控制系統(tǒng)應(yīng)有手動(dòng)功能和顯示功能。當(dāng)手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“手動(dòng)”位置時(shí),按下相應(yīng)的手動(dòng)按鈕,就可實(shí)現(xiàn)上升、下降、左移、右移、夾緊、放松的手動(dòng)控制。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí),將手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”位置時(shí),進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài),手動(dòng)按鈕無(wú)效。第二節(jié)機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中常用的控制系統(tǒng)有:傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)、 PLC 控制系統(tǒng)和微機(jī)控制系統(tǒng)這三種。但從使用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性出發(fā),本設(shè)計(jì)

9、選用了 PLC 。因?yàn)閺纳鲜鲈摍C(jī)械手所需完成的控制動(dòng)作分析來(lái)看,本機(jī)械手是用于各種傳感器在復(fù)雜的條件下工件的傳輸,主要?jiǎng)幼魇巧仙⑾陆?、左移、右移、夾緊、放松和工序延時(shí)控制等,控制動(dòng)作基本上是以簡(jiǎn)單的順序邏輯動(dòng)作為主。是屬典型的繼電邏輯順序動(dòng)作控制系統(tǒng),這是 PLC 最擅長(zhǎng)的功能,而且 PLC 具有體積小、重量輕、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、易于維護(hù)等特點(diǎn),特別是替代繼電器控制系統(tǒng),這更是它的優(yōu)勢(shì)。第三章PLC 的簡(jiǎn)介第一節(jié) PLC 的產(chǎn)生1968 年美國(guó)通用汽車(chē)公司( GM )招標(biāo)要求 :軟連接代替硬接線 ;維護(hù)方便 ;可靠性高于繼電器控制柜;體積小于繼電器控制柜 ;成本低于繼電器控制

10、柜 ;有數(shù)據(jù)通訊功能 ;輸入 115V;可在惡劣環(huán)境下工作 ;擴(kuò)展時(shí),原系統(tǒng)變更要少 ;用戶程序存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展到4K 。核心思想:用程序代替硬接線,輸入輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián),結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展,這是 PLC 的雛形。1969 年美國(guó) DEC 公司研制出世界上第一臺(tái) PLC (PDP-14),并在 GM 公司汽車(chē)生產(chǎn)線上應(yīng)用成功 。第二節(jié)PLC 的定義和特點(diǎn)3.2.1 PLC的定義美國(guó)電氣協(xié)會(huì)制造商協(xié)會(huì)NEMA 和國(guó)際電工委員會(huì)IEC 對(duì)可編程控制器分別作了定義:可編程控制器是一種專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)環(huán)境的、以開(kāi)關(guān)量邏輯控制為主的自動(dòng)控制裝置。它具有存儲(chǔ)控制程序的存儲(chǔ)器,能夠按照控制程序,將輸入的開(kāi)關(guān)

11、量(或模擬量)進(jìn)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等處理后,以開(kāi)關(guān)量(或模擬量)的形式輸出,控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。早期的可編程控制器,主要用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制,所以稱(chēng)為可編程邏輯控制器,簡(jiǎn)稱(chēng) PLC ,后來(lái)隨著計(jì)算機(jī)計(jì)術(shù)不斷發(fā)展,其功能已不僅限于開(kāi)關(guān)邏輯控制,所以被稱(chēng)之為可編程控制器PC,但這很容易和個(gè)人計(jì)算機(jī) PC 相混淆,因此,一般仍把PLC 作為可編程控制器的簡(jiǎn)稱(chēng)。3.2.2 PLC的特點(diǎn)可編程控制器之所以能夠得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,主要是由于它具有以下特點(diǎn):( 1) 可靠性高,抗干擾能力強(qiáng) 用軟件實(shí)現(xiàn)大量的開(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算,克服了因繼電器觸點(diǎn)接觸不良而造成的故障;輸入采用直流低電壓,

12、更加可靠、安全;面向工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì),采取了濾波、屏蔽、隔離等抗干擾措施,適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境,遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。(2) 編程簡(jiǎn)單,易于掌握 PLC 采用梯形圖方式編寫(xiě)程序, 與繼電器控制邏輯的設(shè)計(jì)相似,具有直觀、簡(jiǎn)單、容易掌握等優(yōu)點(diǎn)。( 3)功能完善,靈活方便隨著 PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展,其功能更加完善,不僅具有開(kāi)關(guān)量邏輯控制功能和步進(jìn)、計(jì)算功能,而且還具有模擬量處理、溫度控制、位置控制、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。既可以單機(jī)使用、也可聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,既可集中控制、也可分布控制或者集散控制。而且在運(yùn)行過(guò)程中,可隨時(shí)修改控制邏輯,增減系統(tǒng)的功能。( 4) 體積小、質(zhì)量輕、功耗

13、低 由于采用了單片機(jī)等集成芯片, 體積小、質(zhì)量輕、機(jī)構(gòu)經(jīng)湊、功耗低。第三節(jié) 可編程控制器的主要性能指標(biāo)可編程控制器的性能指標(biāo)有很多,主要有以下幾項(xiàng)指標(biāo)。( 1)輸入輸出點(diǎn)數(shù) (IO) IO 點(diǎn)數(shù)是指可編程控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標(biāo)志著可以接多少個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕和可以控制多少個(gè)負(fù)載。( 2)存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)容量是指可編程控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲(chǔ)容量。( 3)掃描速度 一般以執(zhí)行 1000 步指令所需的時(shí)間來(lái)衡量, 單位為ms 千步,也有以執(zhí)行一步指令所需來(lái)計(jì)算,單位us 步。( 4)功能擴(kuò)展能力可編程控制器除了主模板塊之外,通常都可配備一些可擴(kuò)展模塊,以適應(yīng)各種特殊功能應(yīng)用的需要。如

14、AD 模塊、 DA模塊、位置控制模塊等。( 5)指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是指一臺(tái)可編程控制器指令的總和,它是衡量可編程控制器功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。第四節(jié)可編程控制器的分類(lèi)通常 PLC 產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類(lèi)。( 1)按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) 按結(jié)構(gòu)形式不同,可分為整體式和模塊式兩類(lèi)。整體式的 PLC 是將電源、 CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出單元等各個(gè)功能部件集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi),從而具有結(jié)構(gòu)經(jīng)湊、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),許多小型 PLC 多采用這種機(jī)構(gòu)。模塊式的 PLC 將各個(gè)功能部件做成獨(dú)立模塊,如電源模塊、 CPU 模塊、 IO 模塊等,然后進(jìn)行組合。( 2)按控制規(guī)模分類(lèi)按控制規(guī)模大小,可分為小型、中

15、型和大型PLC 三種類(lèi)型。1)小型 PLC 。 型 PLC 的 IO 點(diǎn)數(shù)在 256 點(diǎn)以下,存儲(chǔ)容量在 2K 步以內(nèi),其中輸入輸出點(diǎn)數(shù)小于 64 點(diǎn)的 PLC 又稱(chēng)為超小型或微型 PLC ,具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能。2)中型 PLC 。 中型 PLC 的開(kāi)關(guān)量 IO 點(diǎn)數(shù)通常在 2562048點(diǎn)之間,用戶程序存儲(chǔ)器的容量為28KB,除具有小型機(jī)的功能外,還具有較強(qiáng)的模擬量 IO 、數(shù)字計(jì)算、過(guò)程參數(shù)調(diào)節(jié),如比例、積分、微分(PID )調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、遠(yuǎn)程IO 及通信聯(lián)網(wǎng)功能。3)大型 PLC 。 大型 PLC 也稱(chēng)為高檔 PLC ,IO

16、 點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上,用戶程序存儲(chǔ)容量在 8K 以上,其中 IO 點(diǎn)數(shù)大于 8192 點(diǎn)的又稱(chēng)為超大型 PLC ,除具有中型機(jī)的功能外,還具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、特殊功能函數(shù)運(yùn)算、監(jiān)視、記錄、打印等功能,以及強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠(yuǎn)程控制等功能。第五節(jié)PLC 系統(tǒng)的組成PLC 是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置,其硬件結(jié)構(gòu)上與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似,也是有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。3.5.1PLC 的硬件結(jié)構(gòu)一套 PLC 系統(tǒng)在硬件上由以下幾部分組成:( 1) 中央處理器 (CPU) 與計(jì)算機(jī)一樣,是 PLC 的核心部件。( 2) 存儲(chǔ)器 PLC 配有

17、兩種存儲(chǔ)器:系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。( 3) 輸入輸出( IO )接口電路。( 4) 電源。( 5) 擴(kuò)展單元。( 6) 外部設(shè)備。3.5.2PLC 的軟件PLC 的軟件是指 PLC 所使用的各種程序的集合。它由系統(tǒng)程序(系統(tǒng)軟件)和用戶程序(用戶軟件)組成。( 1) 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序,輸入譯碼程序及診斷程序等。( 2) 用戶程序用戶程序是用戶根據(jù)控制要求, 用 PLC 的編程語(yǔ)言(如梯形圖)編制的應(yīng)用程序。第六節(jié)可編程控制器的工作方式可編程控制器在進(jìn)入RUN 狀態(tài)之后,采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開(kāi)始,在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下,按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的循序逐條執(zhí)行程序,即

18、按循序逐條執(zhí)行程序直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描,并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。可編程控制器工作的掃描過(guò)程包括五個(gè)階段:內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC 完成一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間成為掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短與用戶程序的長(zhǎng)度和掃描速度有關(guān)。第七節(jié)PLC 的編程語(yǔ)言PLC 的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言等。其中前兩種語(yǔ)言用的較多,流程圖語(yǔ)言也在許多場(chǎng)合被采用。1. 梯形圖語(yǔ)言( 1) 梯形圖從上至下編寫(xiě),每一行從左至右順序編寫(xiě)。PLC 程序執(zhí)行順序與梯形圖的編寫(xiě)順序一致。( 2) 圖左、右邊垂直線稱(chēng)為起始母線、終止母線。每一邏輯行必須從起始母線開(kāi)始畫(huà)起,終止

19、母線可以省略。( 3) 梯形圖中的觸點(diǎn)有兩種,即動(dòng)合觸點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)。( 4) 梯形圖的最右端必須連接輸出元素。( 5) 梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串、并聯(lián),而輸出線圈只能并聯(lián),不能串聯(lián)。2. 助記符語(yǔ)言助記符語(yǔ)言是 PLC 命令的語(yǔ)言表達(dá)式。用梯形圖編程雖然直觀、 簡(jiǎn)便,但要求 PLC 配置較大的顯示器放可輸入圖形符號(hào), 這在有些小型機(jī)上常難以滿足,所以助記符語(yǔ)言也是一種較常用的一種編程方式。不同型號(hào)的PLC ,其助記符語(yǔ)言也不同,但其基本原理是相近的。編程時(shí),一般先跟據(jù)要求編制梯形圖語(yǔ)言,然后再根據(jù)梯形圖轉(zhuǎn)換成助記符語(yǔ)言。3. 順序功能圖語(yǔ)言順序功能圖 SFC 是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表

20、示法,主要由“步”、“轉(zhuǎn)移”及“有限線段”等元素組成,它將一個(gè)完整的控制工程分為若干個(gè)階段 (狀態(tài) ),各階段具有不同的動(dòng)作,階段間有一定的轉(zhuǎn)換條件,條件滿足就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移,上一狀態(tài)動(dòng)作結(jié)束,下一動(dòng)作開(kāi)始。第八節(jié) PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域目前, PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè),使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。1、開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域, 它取代傳統(tǒng)的繼電器電路, 實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包

21、裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2、模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中,有許多連續(xù)變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量,必須實(shí)現(xiàn)模擬量( Analog)和數(shù)字量( Digital)之間的 AD 轉(zhuǎn)換及 DA 轉(zhuǎn)換。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 AD 和 DA 轉(zhuǎn)換模塊,使可編程控制器用于模擬量控制。3、運(yùn)動(dòng)控制PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō),早期直接用于開(kāi)關(guān)量IO 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能,廣泛用

22、于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4、過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī), PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC 也具有此功能模塊。 PID 處理一般是運(yùn)行專(zhuān)用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。5、數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、 函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較,完成一定的

23、控制操作,也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過(guò)程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6、通信及聯(lián)網(wǎng)PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。 隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口,通信非常方便。第四章伺服電動(dòng)機(jī)第一節(jié)伺服電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介伺服電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其功能是將輸入的電壓控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上輸出的角位移和角速度, 驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。 伺服電動(dòng)機(jī)可控

24、性好, 反應(yīng)迅速。是自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。第二節(jié)交流伺服電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介交流伺服電動(dòng)機(jī),是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的。交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子部分和轉(zhuǎn)子部分組成,其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同,在定子鐵心中也安放著空間互成 90 度電角度的兩相繞組 (其中一組為激磁繞組,另一組為控制繞組) 。交流伺服電動(dòng)機(jī)控制精度高,矩頻特性好,具有過(guò)載能力,多應(yīng)用于物料計(jì)量,橫封裝置和定長(zhǎng)裁切機(jī)上。交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn):不僅要求它在靜止?fàn)顟B(tài)

25、下,能服從控制信號(hào)的命令而轉(zhuǎn)動(dòng),而且要求在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)如果控制電壓變?yōu)榱?,電?dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。第五章機(jī)械手電路圖分析啟動(dòng)右移下降夾緊上升- 正擺下降放松上升左移反擺循環(huán)分析在工件到位時(shí),機(jī)械手右移,到達(dá)右限位,機(jī)械手下降,到達(dá)下限位,機(jī)械手夾緊,一定時(shí)間后,機(jī)械手上升,到達(dá)上限位,機(jī)械手臂向正擺,到達(dá)左工作臺(tái)時(shí),機(jī)械手下降,到達(dá)下限位,機(jī)械手放松,一定時(shí)間后,機(jī)械手上升,到達(dá)上限位,機(jī)械手左移,到達(dá)左限位,機(jī)械手反擺,回到原點(diǎn)。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí),按動(dòng)SA1接通電路,左限位開(kāi)關(guān)SQ左、 SQ上、 SQ反擺被壓合。閉合SA2,由于 SQ左、 SQ上、 SQ反擺被壓合, KM1得電,閉合自鎖,機(jī)械手右

26、移。狀態(tài)右移碰到SQ右,壓合 SQ右,接通 KM2,KM2閉合自鎖,機(jī)械手下降。下降到壓下限位開(kāi)關(guān)SQ下, SQ下閉合, KM3得電閉合自鎖同接通時(shí)間繼電器KT1。 KM3閉合,機(jī)械手夾緊,5 秒后,時(shí)間繼電器延時(shí)閉合常開(kāi)觸頭閉合,碰到 KM4, KM4得電閉合自鎖與 KA1 也得電閉合自鎖。 KM4得電,機(jī)械手上升到壓下上限位開(kāi)關(guān) SQ上,停止上升。SQ上閉合,接通 KM5,機(jī)械手正擺,到壓下 SQ正擺,接通 KM2得電閉合自鎖,機(jī)械手開(kāi)始下降。碰到壓下 SQ下,接通 KM8與時(shí)間繼電器 KT2 線圈得電。 KM8 得電閉合自鎖,機(jī)械手放松。 5 秒后,時(shí)間繼電器延時(shí)閉合常開(kāi)觸頭 KT2 閉

27、合。接通 KM4,KA1 線圈也得電閉合自鎖。機(jī)械手上升壓合 SQ上, 機(jī)械手開(kāi)始左移,到壓下 SQ左,接通 KM7,閉合自鎖。機(jī)械手反擺動(dòng)作,到壓下 SQ 反擺,機(jī)械手回歸原點(diǎn),再開(kāi)始第二次循環(huán)動(dòng)作。若按 SA1,機(jī)械手停止動(dòng)作。至此,機(jī)械手通過(guò)了八步完成了一個(gè)周期的動(dòng)作點(diǎn)動(dòng)分析閉合 SA1手動(dòng)控制檔1. 機(jī)械手右移按下 SB1,機(jī)械手右移,到達(dá)限位開(kāi)關(guān) SQ右時(shí)停止。若突然斷開(kāi) SB1,機(jī)械手也會(huì)停止右移2. 機(jī)械手左移按下 SB7,機(jī)械手左移, 到達(dá)限位開(kāi)關(guān) SQ左時(shí)停止,若突然斷開(kāi) SB7,機(jī)械手也會(huì)停止左移。3. 機(jī)械手上升按下 SB5,機(jī)械手上升, 到達(dá)限位開(kāi)關(guān) SQ上時(shí)停下。若突

28、然斷開(kāi) SB5,機(jī)械手也會(huì)停止上升4. 機(jī)械手下降按下 SB2,機(jī)械手下降, 到達(dá)限位開(kāi)關(guān) SQ下時(shí)停下。若突然斷開(kāi) SB2,機(jī)械手也會(huì)停止下降。5. 機(jī)械手夾緊按下 SB3,機(jī)械手夾緊,到時(shí)間繼電器延時(shí)斷開(kāi)常閉觸頭斷開(kāi), KM3 斷電,機(jī)械手實(shí)現(xiàn)夾緊工件。6. 機(jī)械手放松按下 SB4,機(jī)械手放松,到時(shí)間繼電器延時(shí)斷開(kāi)常閉觸頭斷開(kāi)后,機(jī)械手松開(kāi)工件。7. 機(jī)械手正擺按下 SB6,機(jī)械手正擺,到達(dá)碰到限位開(kāi)關(guān)時(shí)停下。若突然斷電,機(jī)械手會(huì)停止正擺8. 機(jī)械手反擺按下 SB8,機(jī)械手反擺,達(dá)到碰到限位開(kāi)關(guān)時(shí)停下。若突然斷電,機(jī)械手會(huì)停止反擺。單周運(yùn)行機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始,按下啟動(dòng)暗流SA1 開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行

29、性狀態(tài),接通SA2 后,機(jī)械手開(kāi)始動(dòng)作,這時(shí)斷開(kāi)SA2,機(jī)械手不會(huì)立即停止動(dòng)作,在機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后,即SA2是機(jī)械手實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)和單周循環(huán)的選擇按鈕。在機(jī)械手動(dòng)作循環(huán)過(guò)程中,有許多為安全起見(jiàn)的電氣聯(lián)鎖。IO 分配表第六章順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖把按鈕置于單周檔X7,機(jī)械手回到原點(diǎn), 須按下啟動(dòng)按鈕機(jī)械手才能啟動(dòng)。選擇循環(huán)檔X5,機(jī)械手自動(dòng)循環(huán)。機(jī)械手狀態(tài)流程為:?jiǎn)?dòng)- 右行 - 下降 - 夾緊 - 上升 - 正擺 - 下降 - 放松 - 上升- 左行- 反擺。第七章 PLC 程序圖如圖可知,當(dāng)輸出Y1 時(shí),機(jī)械手右移;輸出Y2 時(shí),機(jī)械手下降;輸出 Y3 時(shí),機(jī)械手夾緊與時(shí)間繼電器工作

30、;輸出Y4 時(shí),機(jī)械手上升;輸出Y5 時(shí),機(jī)械手正擺;再次輸出Y2,機(jī)械手下降;輸出Y10 時(shí),機(jī)械手放松與時(shí)間繼電器工作;輸出Y4,機(jī)械手上升;輸出Y6,機(jī)械手左移;輸出 Y7,機(jī)械手反擺。當(dāng)條件滿足時(shí),才會(huì)進(jìn)入下一步的程序。這就是我們?cè)O(shè)計(jì)必要的電氣聯(lián)鎖第八章程序指令表第九章畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的設(shè)計(jì),機(jī)械手 PLC控制系統(tǒng)的程序,已成功地通過(guò)了模擬手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)等運(yùn)行的調(diào)試,證明本設(shè)計(jì)的硬件、軟件部分基本都能達(dá)到預(yù)期要求,能可靠地控制機(jī)械手動(dòng)作,達(dá)到機(jī)械手所要求的技術(shù)性能。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程也是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過(guò)程,更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過(guò)程。在這過(guò)程中,我對(duì)利用可編程控制器進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)有了深刻的的認(rèn)識(shí),對(duì)機(jī)械手的工作原理有了進(jìn)一步的掌握,對(duì)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)有了切身的認(rèn)識(shí)和體會(huì),并在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程中增長(zhǎng)了知識(shí),豐富了經(jīng)驗(yàn)??刂葡到y(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很辛苦的工作,同時(shí)也是一

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