機械畢業(yè)論文PLC機械手控制

1、畢 業(yè) 論 文論文名稱 PLC機械手控制 姓 名 學 號 學 校 指導老師 2014年12月目 錄1.前言12.PLC概述12.1 PLC結(jié)構(gòu)12.1.1中央處理單元(CPU) 12.1.2存儲器22.1.3電源 22.1.4接近開關(guān)傳感器22.2 PLC分類22.3 PLC的應(yīng)用與前景22.3.1 PLC的應(yīng)用22.3.2 PLC的發(fā)展前景22.4 PLC編程語言33.機械手33.1機械手的分類33.2機械手的組成33.3 機械手的現(xiàn)狀44.PLC機械手控制44.1電器元件、設(shè)備的選擇44.2輸入/輸出的點數(shù)：44.3電源模塊的選擇：54.4步進電動機的選擇：54.5控制流程圖55.小結(jié)6參

2、考文獻6摘要：PLC是以現(xiàn)代微處理器技術(shù)為核心的控制器，作為一種通用的工業(yè)控制器，其可靠性高、抗干擾能力強；PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，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(shù)，具有很高的可靠性，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；PLC采用光電隔離和濾波技術(shù)技術(shù)有效抑制外部干擾源對PLC的影響，此外PLC還可在強、通用性好；開發(fā)周期短，功耗小。本課題對現(xiàn)代工業(yè)的的發(fā)展具有很重要的意義。關(guān)鍵詞：意義，應(yīng)用，前景，編程語言，設(shè)計Summary：plc with modern technology is the microprocessor

3、controller as a general control of the industry, its reliability and anti-interferenceability ； plc with the use of modern lsi adopt strict production process and internal circuit adopted advanced anti-interference technology, with very high reliability, in addition, plc with a hardware failure and

4、detection capabilities, the failure of information to the timely alarm；plc the photoelectric isolation and technical skills filtering is effective in the area of the plc external to the influence of the plc, there is also in the strong, the common good ； development cycles, TDP. this subject to the

5、modern industrial development has a very important.Keywords：significance, application, prospect，the programming language，designed.PLC機械手控制設(shè)計1 前言機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代科技的一個重要組成部分。機械手的積極作用正日益為人們所認識，它能部分地代替人的勞動并能達到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送。因此，它能大大地改善工人的勞動條件，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。 PLC控制的機械手最主要是應(yīng)用

6、于自動化生產(chǎn)中，如何綜合地運用前面學過知識點，根據(jù)實際工程要求合理組合成控制系統(tǒng)。 2 PLC概述2.1 PLC結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，如圖所示：圖5-12.1.1中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。 2.1.2存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。2.1.3電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良

7、好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。2.1.4接近開關(guān)傳感器1 接近開關(guān)傳感器的概念 在各類開關(guān)中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達到控制開關(guān)通或斷的目的，這就是接近開關(guān)。2.2 PLC分類PLC的種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同，對PLC的分類，通常根據(jù)其形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進行大致分類.根PLC的結(jié)構(gòu)形式可將PLC分為整體式和模塊式兩類；根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將

8、PLC分為低，中，高檔次；根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型，中型和大型三類2.3 PLC的應(yīng)用與前景2.3.1 PLC的應(yīng)用PLC在問世以來,在美、德國等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一，世界總銷售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC。較多的有美國：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國：西門子公司；法國：TE施耐德公司。韓國：三星、LG公司等。2.3.2 PLC的發(fā)展前景（1）產(chǎn)品規(guī)模多方向發(fā)展（2）PLC在閉環(huán)過程中應(yīng)用日益廣泛；（3 不斷加強通訊功能；（4）新器件和

9、模塊不斷推出2.4 PLC編程語言 PLC編程語言按IEC61131-3國際標準來分主要包括圖形化編程語言和文本化編程語言。圖形化編程語言包括:梯形圖(LD-Ladder Diagram)、功能塊圖(FBD-Function Block Diagram)、順序功能圖(SFC-Sequential Function Chart)。文本化編程語言包括:指令表(IL-Instruction List)和結(jié)構(gòu)化文本(ST-Structured Text)。這些語言是基于WINDOWS操作系統(tǒng)的編程語言.而SFC編程語言則在兩類編程語言中均可使用。3機械手3.1機械手的分類工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類

10、的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標準，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。按用途分機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種;按驅(qū)動方式分液壓傳動機械手、氣壓傳動機械手、機械傳動機械手、電力傳動機械手;按控制方式分點位控制、連續(xù)軌跡機械手。3.2機械手的組成機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。執(zhí)行機構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1-1所示。圖1-1機械手組成方框圖3.3 機械手的現(xiàn)狀現(xiàn)在的機械手大多采用液壓傳動，液壓傳動存在以下幾個缺點:(1)液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄露損失等

11、):液壓傳動易泄漏，不僅污染工作場地，限制其應(yīng)用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運動平穩(wěn)性及正確性。(2)工作時受溫度變化影響較大。油溫變化時，液體粘度變化，引起運動特性變化。(3)因液壓脈動和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。(4)為了減少泄漏，液壓元件的制造工藝水平要求較高，故價格較高;且使用維護需要較高技術(shù)水平。4.機械手的PLC控制設(shè)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。4.1電器元件、設(shè)備的選擇根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，可進行PLC型號的選定

12、。進行PLC選型時，基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，同時要兼顧維修、備件的通用性。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)，當控制速度要求不高時，一般的PLC都可以滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。當控制速度要求較高、輸出有高速脈沖信號等情況時，要考慮輸入/輸出點的形式，最好采用晶體管形式輸出。對帶有部分模擬量控制的裝置等。4.2輸入/輸出的點數(shù)：I/O點數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴充，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%-20%的備用點數(shù)本設(shè)備控制的對象是一個開關(guān)量控制的系統(tǒng)，同時利用脈沖控制步進店動機的運轉(zhuǎn)，故應(yīng)采

13、用晶體管形式的輸出。松下FPO系列小型PLC具有性價比高、功能完善、指令豐富等優(yōu)點，能滿足本對象各項控制性能要求，因此，本系統(tǒng)采用松下FPO系列的FPOC16T作為基本模塊，能輸出兩路脈沖信號進行步進電動機的控制。由于輸入輸出點不夠，擴展一個FPOE16RS模塊。4.3電源模塊的選擇：采用Dm150系列開關(guān)電源。其特點是輸出功率大，體積小，重量輕，可靠性高，適應(yīng)寬范圍的輸入電壓波動，具有完備的過電壓、過電流保護功能。主要參數(shù)：輸入交流電壓：110220V/50Hz、60Hz輸出直流電壓：24V/6.5A最大功率：156W工作環(huán)境：-1040度4.4步進電動機的選擇：采用二相八拍混合式步進電動機

14、，主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等特點。4.5控制流程圖機械手工作流程圖如下圖所示。把可編程序控制器主機上的RUN-PROG的開關(guān)撥在RUN上，如果機械手不在初始位置上，步進電動機開始運轉(zhuǎn)（橫軸向手爪那邊移動，豎軸向上移動）。歸位后首先橫軸步進電動機工作，橫軸前伸；前伸到位后，手抓電動機得電帶動手爪旋轉(zhuǎn)；當傳感器檢測到限位磁頭時，電動機停止，PLC控制電磁閥動作，手張開；延時一段時間，豎軸步進電動機工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復位，手爪加緊；延時過后，豎軸上升，同時橫軸縮回、底盤都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉(zhuǎn)，然后豎軸下降，電磁閥動作，手張開；延時后豎軸上升復

15、位；然后開始下一周期動作。圖4.1機械手控制流程圖5.設(shè)計小結(jié)經(jīng)過一段時間的設(shè)計，可編程控制器和機械手的設(shè)計完畢，機械手的模型已設(shè)計完畢，其功能基本達到要求。整個系統(tǒng)穩(wěn)定性好，而且只要修改控制程序，就可以讓機械手作出不同的動作，控制的柔性很好。系統(tǒng)的分析與設(shè)計過程也是對學習的總結(jié)過程，更是進一步學習與探索的過程。在這個過程中，我對利用可編程控制器進行控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)有了深刻的認識，對機械手的工作原理有了進一步的掌握，對控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計有了切身的認識和深刻的體會，并在學習和實踐過程中增長了知識、豐富了經(jīng)驗?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)設(shè)計是一項復雜的系統(tǒng)工程，必須嚴格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實施、系統(tǒng)運行于調(diào)試的過程來進行。系統(tǒng)的分析和設(shè)計是一項既復雜又辛苦的工作，同時也是一個充滿樂趣的過程，在設(shè)計過程中，要邊學習，邊實踐，遇到新的問題就不斷探索和努力直到問題得到解決。在設(shè)計中，體會到理論必須和實際相結(jié)合。雖然收集了大量的資料，但在實際應(yīng)用中卻有很多差異，出現(xiàn)了許多意想不到的問題。許多問題都是書本上是這樣，而在實際運用中卻很不一樣，在經(jīng)過多次分析修改后，才設(shè)計出達到要求的系統(tǒng)。參 考 文 獻【1】主編 王衛(wèi)兵可編程序控制器的原理及應(yīng)用 機械工出版社 【2】主編 常斗 可編程序控制器的原理應(yīng)用試驗 機械工版社 【3】主編 程憲