plc機(jī)械手操作控制裝置課程設(shè)計(jì)

1、PLC課程設(shè)計(jì)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：姓名:學(xué)號(hào):設(shè)計(jì)題目：pic機(jī)械手操作控制裝置課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告格式20分設(shè)計(jì)內(nèi)容60分10分10分總計(jì) 得分封面3頁(yè) 面 布 局5目 錄 格 式3圖 表 質(zhì) 量4間距、行距、字體6工-藝 過(guò) 程 分 析8系 統(tǒng) 控 制 要 求81/O分配5設(shè)備選 型5電氣原理圖系 統(tǒng) 程 序 設(shè) 計(jì)10動(dòng)手實(shí) 踐能力10總 印 象 評(píng) 分10主電 路8控 制 電 路8外 圍 接 線 圖8前言3一設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容41.1設(shè)計(jì)目的412主要內(nèi)容41氣動(dòng)機(jī)械手的操作要求及功能 42.1. 操作要求 42.2 操作功能 5三 PLC 及機(jī)械手的選擇和論證 . 63.13.

2、1.2 PLC 的結(jié)構(gòu)及基本配置 . 63.1.3 PLC 的選擇及論證 . . 73.2 機(jī)械手 . 73.2.1 機(jī)械手簡(jiǎn)介 73.2.2 機(jī)械手的選擇 8四 硬件電路設(shè)計(jì)及描述 84.1 操作方式 . 84.2 輸入與輸出分配表及 I/O 分配接線 . 9五 軟件電路設(shè)計(jì)及描述 105.1 機(jī)械手的操作系統(tǒng)程序 . 105.2 回原位程序 . 105.3 手動(dòng)單步操作程序 . 115.4 自動(dòng)操作程序 . 125.5 機(jī)械臂傳送系統(tǒng)梯形圖 . 125.6 指令語(yǔ)句表 . 13六 心得體會(huì) 15參考文獻(xiàn) 16、八前言大學(xué)四年的本科學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)

3、及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用PLC 的技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破?Programmable Logic Controller ),簡(jiǎn)稱PLC,是在繼電順序控制 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC的功能也越來(lái)越強(qiáng)大，更多地具有計(jì)算機(jī)的功能，所以又簡(jiǎn)稱PC( PROGRAMMABLE CONTROL但是為了不和 PERSONAL COMPUTE淆，仍習(xí)慣稱為PLC。目前PLC已經(jīng)在智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面取得了很好的發(fā)展，并且現(xiàn)今已出現(xiàn)SOFTPLC 更是PLC領(lǐng)域無(wú)限的發(fā)展前景。本文主要通

4、過(guò)氣動(dòng)機(jī)械臂的 PLC控制來(lái)介紹PLC的具體 應(yīng)用，讓我們更熟悉PLC，為今后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。機(jī)械手采用 plc 控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論進(jìn)行時(shí)間控制還 是控制或混合控制，都可以通過(guò)設(shè)置 plc 的程序?qū)崿F(xiàn)?？梢愿鶕?jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序改變 程序，是機(jī)械手通用性更好 。采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。工作環(huán)境 適應(yīng)性好。阻力損失和泄露減少。不會(huì)污染環(huán)境，造價(jià)低。一 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容1.1 設(shè)計(jì)目的1、培養(yǎng) plc 設(shè)計(jì)能力； 2、擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)； 3、培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力； 4、是課堂教學(xué)的 有益補(bǔ)充。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)自己對(duì)機(jī)械手和 PLC

5、的認(rèn)識(shí)，以及它們?cè)谏?活中廣泛應(yīng)用。1.2 主要內(nèi)容1. 正確選用機(jī)械手和PLC類2.繪制I/O分配3.設(shè)計(jì)梯形圖4.指令語(yǔ)句5.模 擬調(diào)試二 氣動(dòng)機(jī)械手的操作要求及功能2.1 操作要求氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作示意圖如圖1所示，氣動(dòng)機(jī)械手的功能是將工件從 A處移送到B 處?？刂埔鬄椋?、氣動(dòng)機(jī)械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，電磁閥線圈失 電時(shí)能保持原來(lái)的狀態(tài)，必須驅(qū)動(dòng)反向的線圈才能反向運(yùn)動(dòng)；2、上升、下降的電磁閥線圈分別為 YV2 YV1;右行、左行的電磁閥線圈為 YV3 YV4;3、機(jī)械手的夾鉗由單線圈電磁閥 YV5來(lái)實(shí)現(xiàn)，線圈通電時(shí)夾緊工件，線圈斷電時(shí)松開(kāi)工件；4、機(jī)械手的夾

6、鉗的松開(kāi)、夾緊通過(guò)延時(shí) 1.7S 實(shí)現(xiàn)；5、機(jī)械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開(kāi)關(guān)SQ1 SQ2 SQ3 SQ4來(lái)實(shí)現(xiàn)；2.2 操作功能機(jī)械手的操作面板如圖 2 所示。機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、回原位、單步、單周期和連續(xù) 等五種工作方式。1、手動(dòng)工作方式時(shí)，用各按鈕的點(diǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作；2、回原位工作方式時(shí)，按下“回原位”按鈕，則機(jī)械手自動(dòng)返回原位；3、單步工作方式時(shí)，每按下一次啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手向前執(zhí)行一步；4、單周期工作方式時(shí)，每按下一次啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手只運(yùn)行一個(gè)周期；5、連續(xù)工作方式時(shí)， 機(jī)械手在原位， 只要按下啟動(dòng)安鈕， 機(jī)械手就會(huì)連續(xù)循環(huán)工作， 直到按下停止安鈕；6、傳送工件時(shí)，機(jī)械手

7、必須升到最高點(diǎn)才能左右移動(dòng)，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn) 行時(shí)碰到其他工件；7、出現(xiàn)緊急情況，按下緊急停車按鈕時(shí)，機(jī)械手停止所有的操作。三 PLC 及機(jī)械手的選擇和論證3.1 PLC3.1.1 PLC 簡(jiǎn)介可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC：是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用 而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器， 用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序， 執(zhí)行邏輯運(yùn)算 , 順序控制， 定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 / 輸出控制各種類型 的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特 點(diǎn)?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用

8、必將形成世界潮流。3.1.2 PLC 的結(jié)構(gòu)及基本配置一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對(duì)箱體式 PLC有 一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按 CPU性能分成若干型號(hào)，并按 I/O點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對(duì)模塊式 PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板 或機(jī)架。無(wú)任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC都屬于總線式開(kāi)放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要 進(jìn)行擴(kuò)展與組合。CPU PLC中的CPU是 PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái) PLC至少有一個(gè)CPU 與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制 及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外

9、圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工 作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。存儲(chǔ)器：可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。I/O模塊：PLC的對(duì)外功能，主要是通過(guò)各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的。電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU莫塊合二為一的，有些是分開(kāi)的，其主要用 途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流 220VAC或110VAC直流電源，加的 為直流電壓，常用的為 24V。PLC的外部設(shè)備：外部設(shè)備是 PLC系統(tǒng)不可分割的

10、一部分，它有四大類1. 編程設(shè)備 2. 監(jiān)控設(shè)備 3. 存儲(chǔ)設(shè)備 . 4. 輸入輸出設(shè)備 .3.1.3 PLC 選擇及論證 考慮到機(jī)械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用PLC作為核心控制器，各控制對(duì)象都必須在 PLC的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，同時(shí)考慮 到工作流程和造價(jià)。所以我們采用日本三菱公司的FX2N-32MF型PLC（16點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸 出）。三菱FX2N系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。性能規(guī)格：FX2N性能規(guī)格運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法通過(guò)儲(chǔ)存的程序周期運(yùn) 轉(zhuǎn)I/O控制方法 批次處理方法（當(dāng)執(zhí)行END旨令時(shí)）I/O指令

11、可以刷新運(yùn)轉(zhuǎn)處理時(shí)間 基 本指令：0.08卩s應(yīng)用指令：1.52至幾百微秒，指令編程語(yǔ)言 邏輯梯形圖和指令清單 使 用步進(jìn)梯形圖能生成SFC類型程序程式容量8000步內(nèi)置。3.2 機(jī)械手3.2.1 機(jī)械手簡(jiǎn)介mecha nical ha nd也被稱為自動(dòng)手，auto hand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)。機(jī)械手簡(jiǎn)述 : 機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較為簡(jiǎn)單，有的較為復(fù)雜，但基本的 組成形式是相同的，

12、一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。1執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機(jī)構(gòu)，用來(lái)夾緊和松 開(kāi)工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動(dòng)作。手腕是連接手指與手臂的元件，可 以進(jìn)行上下、左右和回轉(zhuǎn)動(dòng)作。支柱用來(lái)支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。2傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要由傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)分機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、 氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)等幾種形式。3. 控制系統(tǒng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)行動(dòng) 作，簡(jiǎn)單的機(jī)械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開(kāi)關(guān)、繼電器、控制閥及電 路便可實(shí)現(xiàn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)

13、構(gòu)按要求進(jìn)行動(dòng)作動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則要采 用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。3.2.2 機(jī)械手選擇由于機(jī)械手是在搬運(yùn)中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手類型。此機(jī)械手易 于操作，性能可靠。并且根據(jù)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的是氣動(dòng)機(jī)械式。四 硬件電路設(shè)計(jì)及描述4.1 操作方式設(shè)備的操作方式一般可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩大類，手動(dòng)操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)整， 自動(dòng)操作方式用于設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。手動(dòng)操作方式 手動(dòng)操作：用單個(gè)按鈕接通或斷開(kāi)各自對(duì)應(yīng)的負(fù)載?；卦c(diǎn)：按下回原點(diǎn)按鈕，使設(shè)備自動(dòng)回歸到原點(diǎn)位置。自動(dòng)操作方式 單步運(yùn)行：每按一次啟動(dòng)按鈕，設(shè)備前進(jìn)一個(gè)工步。單周期運(yùn)行：在原點(diǎn)位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行一個(gè)周

14、 期后停止原位；途中按下停止按鈕，設(shè)備停止運(yùn)行；再按下啟動(dòng)按鈕 時(shí)，設(shè)備從斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行，直到原位停止。 連續(xù)運(yùn)行：在原點(diǎn)位置按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備按既定工序連續(xù)反復(fù)運(yùn)行。中途按下停止按鈕，設(shè)備運(yùn)行到原位停止。4.2 輸入和輸出點(diǎn)分配表及I/O分配接線I/O分配及接線圖I表1機(jī)械臂傳送系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表名稱代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸出啟動(dòng)SB1X0左限位SQ1X8單周期SB13X16停止SB2X1右限位SQ3X9回原點(diǎn)啟動(dòng)SB14X17上升SB3X2上限位SQ2X10電磁閥下降YV1Y0下降SB4X3下限位SQ4X11電磁閥上升YV2Y1左移SB5X4手動(dòng)SB9X12電磁閥左行YV3Y2右

15、移SB6X5自動(dòng)SB10X13電磁閥右行YV4Y3放松SB7X6回原點(diǎn)SB11X14電磁閥夾緊YV5Y4夾緊SB8X7單步SB12X15五軟件電路設(shè)計(jì)及描述5.1機(jī)械手的操作系統(tǒng)程序操作系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序，手動(dòng)單步操作程序和自動(dòng)連續(xù)操作程序，如圖3所示。其原理是：把旋鈕置于回原點(diǎn)，X16接通，系統(tǒng)自動(dòng)回原點(diǎn)，Y5驅(qū)動(dòng)指示燈亮。再把旋鈕置于 手動(dòng)，則X6接通，其常閉觸頭打開(kāi)，程序不跳轉(zhuǎn)（CJ為一跳轉(zhuǎn)指令，如果CJ驅(qū)動(dòng)，則 跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動(dòng)程序。之后，由于 X7常閉觸點(diǎn)，當(dāng)執(zhí)行CJ指令時(shí)， 跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動(dòng)位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開(kāi)）則 程序執(zhí)行

16、時(shí)跳過(guò)手動(dòng)程序，直接執(zhí)行自動(dòng)程序。5.2回原位程序回原位程序如圖4所示。用S10S12作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用 S10S19作回 零操作時(shí)，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1。5.3手動(dòng)單步操作程序如圖5所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護(hù)。5.4自動(dòng)操作程序自動(dòng)操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見(jiàn)圖6所示。機(jī)械臂處于原位時(shí)，按啟動(dòng) X0接通， 態(tài)轉(zhuǎn)移到S20,驅(qū)動(dòng)下降Y0,當(dāng)?shù)竭_(dá) 限位使行程開(kāi)關(guān)X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S21,而S20自動(dòng)復(fù)位。S21驅(qū)動(dòng)Y1置 位，延時(shí)1秒，以使電磁力達(dá)到最大 緊力。當(dāng)T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22, 動(dòng)丫2上升，當(dāng)上升到達(dá)最高位，X2接 通，狀態(tài)轉(zhuǎn)

17、移到 S23o S23驅(qū)動(dòng)丫3右 移。移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移S24下降。下降到最低位，X1接通，磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，時(shí)1秒。延時(shí)時(shí)間到，T1接通，狀態(tài)乎自動(dòng)方式初始狀態(tài) -狀態(tài)轉(zhuǎn)移開(kāi)始原點(diǎn)位畫(huà)條件S20XI 下限位下降Y0S21夾緊TO Y1SETTO K10S22S23上升Y2上限位器二二右移限位右移Y3S24T1一K4下限位下降YHRSTY1放松T1n上升Y4=左移X2上升結(jié)束左移限位圖6白動(dòng)按1'卜長(zhǎng)奩轉(zhuǎn)環(huán)圖移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27左移。左移到最左位，使 X4 接通，返回初始狀態(tài)，再開(kāi)始第二次循環(huán)動(dòng)作。在編寫(xiě)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時(shí)注意各狀

18、態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動(dòng)的線圈，卻可以使用 多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進(jìn)順控的編程，比起用基本指令編程較為 容易，可讀性較強(qiáng)。5.5 機(jī)械臂傳送系統(tǒng)梯形圖如圖 7所示。圖中從第 0 行到第 27 行為回原位狀態(tài)程序。從第 28行到第 66行，為 手動(dòng)單步操作程序。 從第 67行到第 129行為自動(dòng)操作程序。 這三部分程序（又稱為模塊） 是圖 3 的操作系統(tǒng)運(yùn)行的?；卦怀绦蚝妥詣?dòng)操作程序。 是用步進(jìn)順控方式編程。 在各步進(jìn)順控末行， 都以 RET 結(jié)束本步進(jìn)順控程序塊。但兩者又有不同?；卦怀绦虿荒茏詣?dòng)返回初始態(tài)S1。而自動(dòng)操作程序能自動(dòng)返回初態(tài) S2。5.6 指令語(yǔ)句表心得體會(huì)可編程控制器課程設(shè)計(jì)是課程當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)， 通過(guò)了 2 周的課程設(shè)計(jì)使我對(duì) plc 設(shè)計(jì)過(guò)程有進(jìn)一步了解，對(duì) plc 產(chǎn)品的有關(guān)的控制知識(shí)有了深刻的認(rèn)識(shí)。因?yàn)槔碚撝R(shí)學(xué)的不牢固，在設(shè)計(jì)遇到了不少問(wèn)題，通過(guò)理論與實(shí)際的結(jié)合，進(jìn)一 步提高觀察、分析和解決問(wèn)題的實(shí)際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn) 代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合