PLC機(jī)械手課程設(shè)計報告

1、摘要1設(shè)計目的和要求 .1.1 目的 .1.2 要求 .機(jī)械手的工藝和控制要求2.12.2PLC3.13.23.33.4設(shè)備概況 .2.1.1 工藝介紹 .2.1.2 面板操作 .控制要求 .2.2.1 液壓系統(tǒng)油泵啟動及停止2.2.2 機(jī)械手工作方式 .2.2.3 系統(tǒng)保護(hù)和報警功能。 控制系統(tǒng)發(fā)設(shè)計方法。 . .確定輸入輸出 .選著 PLC 的型號。.機(jī)械手設(shè)計框圖： .為 PLC 的輸入輸出編址 .電氣原理圖設(shè)計4.14.24.34.4PLC5.15.25.35.45.55.55.6主電路設(shè)計 .輸入電路 .輸出電路 .繪圖注意事項 .程序設(shè)計 . .主程序流程圖 .手動子程序 .回原點(diǎn)

2、子程序流程圖單步流程圖 .單周期流程圖 .自動流程圖 .程序調(diào)試 .總結(jié)6附錄1機(jī)械手電氣原理圖附錄2機(jī)械手梯形圖摘要機(jī)械手主要用于搬動或者裝卸零件的重復(fù)動作， 動力來源于液壓系統(tǒng)。 在機(jī) 械手控制選用 PLC，其原因安全可靠。機(jī)械手控制分為手動、回原點(diǎn)、單步、單 周期、自動五大部分。 各個功能運(yùn)用轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行切換， 切后按照以前步驟繼續(xù) 執(zhí)行。通過 PLC 輸出驅(qū)動中間繼電器，接通電磁閥。首先運(yùn)用 AUTOCAD 繪制 實(shí)際工程電氣接線圖，在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用實(shí)驗(yàn)?zāi)M設(shè)備，進(jìn)行編程模擬。關(guān)鍵字：機(jī)械手 PLC 電氣接線圖 電磁閥 中間繼電器1設(shè)計目的和要求1.1 目的用 PLC 實(shí)現(xiàn)對機(jī)械手手、自動

3、控制。用 PLC 設(shè)計具有多種操作方式的電控系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)。 掌握一般控制系統(tǒng)操作方式切換時保持系統(tǒng)狀態(tài)連續(xù)的程序設(shè)計思路和方 自行設(shè)計手動、回原點(diǎn)、單步、單周期和自動五種工作方式下的控制程序。1.2 要求繪制電氣原理圖時要符合國家標(biāo)準(zhǔn)。PLC 配置及硬件接線正確。PLC 程序要滿足設(shè)計要求。 編寫規(guī)范可讀性強(qiáng)。 程序設(shè)計報告撰寫規(guī)范。2機(jī)械手的工藝和控制要求2.1 設(shè)備概況機(jī)械手在專用機(jī)床及自動生產(chǎn)線上應(yīng)用十分廣泛，主要用于搬動或者裝卸零件的重復(fù)動作，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。本設(shè)備為一般機(jī)械手，其動力來源于液壓系統(tǒng)。2.1.1工藝介紹機(jī)械手搬運(yùn)工件動作示意圖如下：圖2.1機(jī)械手搬運(yùn)工件動作示意圖左

4、上角為原點(diǎn)位置，工件按下降 夾緊 上升 右行 下降 放松 上升 左行 回原點(diǎn)為一個工作周期。上升 /下降、左行 /右行、夾緊 /放松 的動作均采用電磁閥控制液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)， 都工作順序由行程開關(guān)和定時器進(jìn)行控 制。2.1.2面板操作該系統(tǒng)的控制方式由操作面板的行程開關(guān)進(jìn)行選擇， 設(shè)計時要求能夠進(jìn)行手 動、自動操作方式控制功能。（1）（2）（3）法。（4）1）2）3）4）5）2.2 控制要求2.2.1 液壓系統(tǒng)油泵啟動及停止單按鈕操作，按下油泵啟 /停按鈕，油泵啟動，在按下一次油泵停止。系統(tǒng) 工作時卸荷閥得電升壓，反之卸荷閥失電卸荷。2.2.2 機(jī)械手工作方式機(jī)械手的操作方式分為手動、回原點(diǎn)、單步

5、、單周期、自動五種工作方式， 五種工作不僅能各自獨(dú)立工作， 還能按順序?qū)崿F(xiàn)他們之間的互相轉(zhuǎn)換， 轉(zhuǎn)換過程 中原狀態(tài)保持，轉(zhuǎn)換后按照新的工作方式進(jìn)行。（ 1）手動： 選擇手動方式，按下手動按鈕，結(jié)合限位開關(guān)，對各個動作進(jìn)行單獨(dú)控制。 如：按下機(jī)械手下降按鈕，機(jī)械手下降，松開機(jī)械手按鈕，機(jī)械手停止下降，或 者到位后，機(jī)械手停止下降， 機(jī)械手只能在左限位和有限位才能下降中間不可以 下降。（2）回原點(diǎn)：選擇回原點(diǎn)方式，按下原點(diǎn)按鈕，機(jī)械手以最快及最安全的路徑回到原點(diǎn)位 置停止。如：若機(jī)械手未夾物體時，以最快路徑回到原點(diǎn)位置；若機(jī)械手夾了物 體必須搬運(yùn)到 B 點(diǎn)，在回到原點(diǎn)位置。（3）單步： 選擇單步方

6、式，按一次啟動按鈕，機(jī)械手動作一個工步后自動停止。（4）單周期：選擇單周期方式， 按啟動按鈕， 機(jī)械手動作一個周期后自動停止； 在動作過 程中，按停止按鈕，機(jī)械手立即停止，在按啟動按鈕，機(jī)械手繼續(xù)動作，機(jī)械手 繼續(xù)動作，一個周期后自動停止。（5）自動： 選擇自動方式，按啟動方式，機(jī)械手周而復(fù)始的動作；在動作過程中，按停 止按鈕，機(jī)械手不立即停止等到當(dāng)前一個周期結(jié)束才停止。2.2.3系統(tǒng)保護(hù)和報警功能。該系統(tǒng)的動力裝置為液壓控制系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)要求具有濾油器堵、油溫高聲 光報警，失壓和油位低要求聲光報警、 立即卸荷和停油泵的保護(hù)功能故障報警后， 按報警解除按鈕，可解除報警信號。3 PLC控制系統(tǒng)發(fā)

7、設(shè)計方法。3.1 確定輸入輸出根據(jù)機(jī)械手的控制要求，確定輸入的個數(shù)。在本控制中，共需要 22 個輸入點(diǎn), 14 個輸出點(diǎn)。3.2 選著 PLC 的型號。在常用的 PLC 中， 能那個滿足這樣的輸入數(shù)點(diǎn)數(shù)的 在這里我們選擇PLC224XP作為最佳型號； 這樣的 入輸出接線，以及他的擴(kuò)展模塊的使用。3.3 機(jī)械手設(shè)計框圖:為每個需要使用的輸入輸出功能 I/O分配功能。以便在接線和繪圖提供有力的地址一依據(jù)。其編址表如下圖PLC輸入輸岀編址表輸入編址表輸出編址手動（轉(zhuǎn)換開關(guān)）I0.0機(jī)械手上升（中間繼電器）Q0.0回原點(diǎn)（轉(zhuǎn)換開關(guān)）I0.1機(jī)械手下降（中間繼電器）Q0.1單步（轉(zhuǎn)換開關(guān)）I0.2機(jī)械手

8、夾緊（中間繼電器）Q0.2單周期（轉(zhuǎn)換開關(guān)）I0.3機(jī)械手放松（中間繼電器）Q0.3自動（轉(zhuǎn)換開關(guān)）I0.4機(jī)械手左移（中間繼電器）Q0.4轉(zhuǎn)換開關(guān)啟動停止按鈕I0.5機(jī)械手右移（中間繼電器）Q0.5油泵啟/停按鈕I0.6油泵電機(jī)（中間繼電器）Q0.63.4各種傳感器輸入按鈕開關(guān)輸入為 PLCPLC圖3.3機(jī)的輸入輸出編址驅(qū)動接通中間電磁繼電閥器L械手設(shè)計PLC 有許多類型。為此PLC 我們熟悉他的編程和輸點(diǎn)指示燈，Q2.4 為電機(jī)輸出，其他與編址表相同。4電氣原理圖設(shè)計在實(shí)際工程運(yùn)用中必須有系統(tǒng)接線圖，繪制電氣原理圖采用 主要繪制主電路和控制電路。在每張圖紙中最多只能有八個點(diǎn)。和控制電路分開

9、。在控制電路中輸入與輸出分開。由于接線圖和真實(shí)的接線圖必 須一一對應(yīng)，所以在接線圖的繪制中必須考慮實(shí)際的情況： 如空開的使用，電機(jī) 的接地保護(hù)等。4.1 主電路設(shè)計在附錄 XX 為主電路電機(jī)的接線圖。三相電源經(jīng)過接線端子進(jìn)入主電路部分。 其中經(jīng)過空開 1,最后經(jīng)過空開接觸器熱繼電器為三相電機(jī)供電。其中另外一相 到達(dá)附錄 XX 為電源供電，其中一個為直流 24V 供電，最后為 PLC 供電。4.2 輸入電路上升按鈕（手動）I0.7油泵卸荷閥（中間繼電器）Q0.7下降按鈕（手動）I1.0液位低報警（指示燈）Q1.0左移按鈕（手動）11.1濾油器堵報警（指示燈）Q1.1右移按鈕（手動）11.2油溫高

10、報警（指示燈）Q2.0夾緊按鈕（手動）11.3系統(tǒng)失壓報警（指示燈）Q2.1放松按鈕（手動）I1.4油泵電機(jī)過載（指示燈）Q2.2報警解除按鈕（手動）11.5報警蜂鳴器Q2.3上限位行程開關(guān)I2.0下限位行程開關(guān)I2.1左限位行程開關(guān)I2.2右限位行程開關(guān)I2.3液位低（液位傳感器）I2.4系統(tǒng)失壓（壓力傳感器）I2.5圖3.4 PLC輸入輸岀編址表注釋：由于編址表內(nèi)沒有原點(diǎn)指示燈的輸出，在做實(shí)驗(yàn)時把Q0.6 作為原CAD 繪圖方法。在繪制時主電路在附錄十中有輸入電路，由 PLC 內(nèi)部 42V 電源供電。其輸入的各個端子上 最多只能接兩根線，所以繪制接線端子應(yīng)該注意到這一點(diǎn)。 在每張圖中最多只

11、能 有八個點(diǎn)。 從輸入圖中可以看出頭轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入按鈕輸入， 和傳感器輸入信號輸 入。每個輸入必須和端子表對應(yīng)。且需注意 PLC 的輸入輸出端子必須和實(shí)際的 PLC 端子一一對應(yīng)。輸出電路在附錄十中有輸出電路，從輸出圖可以看出輸出可以直接驅(qū)動燈和揚(yáng)聲器。 在輸出中可以看出輸出驅(qū)動中間繼電器。有中間繼器去接通電磁閥，這樣做 有力于保護(hù) PLC。輸出需外接 24V 電源。由電源部分共給繪圖注意事項繪制電氣原理圖時應(yīng)注意， 從上到下，從左到右。繪制圖時主電路為粗實(shí)線， 且為綠色，控制電路為細(xì)實(shí)線，為白色。5 PLC程序設(shè)計由于機(jī)械手動作復(fù)雜， 且要求還能互相之間進(jìn)行切換。 所以在設(shè)計程序時采 取模塊化

12、思想。 有主程序調(diào)用相應(yīng)的模塊。 實(shí)現(xiàn)功能間的轉(zhuǎn)化， 在設(shè)計程序的過 程中要求能夠在模式切換后能夠在繼續(xù)進(jìn)行上次的位置進(jìn)行， 所以在設(shè)計時我采 用了存儲器 VW0 來記憶機(jī)械手的其位置。 VW0 為全局變量所以在模式切換后不 會被清零。在主程序流程圖中（如圖 5.1），可以看出各種模式的切換是根據(jù)開關(guān)所處 的位置來決定的。很據(jù)處位置所處的位置的不同調(diào)用不同的子程序?？梢钥闯鲞@ 種方法的思路簡單。而且易于實(shí)現(xiàn)， 避免了邏輯的復(fù)雜性。 在在相應(yīng)的模式里面 加入限制條件這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)所需求的動作在手動子程序里面（如圖 5.2）在每一步的后面都給 VW0 賦不同的數(shù)值， 在這里給VW0 值并不影響自動

13、的邏輯順序。 這是因?yàn)樵诟鱾€模式切換時我必 須知道機(jī)械手所處的位置，為以后模式的切換提供有力的條件。在回原點(diǎn)流程圖（圖 5.3）從所有子程序可以看出，在 VW0=1,或者 VWO=O. 時,機(jī)械手正處于原點(diǎn)位或者最下限位置。故機(jī)械手沒有夾緊物體，最短回原點(diǎn) 路徑為，直接上升，碰到最上限開關(guān)后回原點(diǎn)。若 VW01 ，可以看出是夾著物 體像 B 點(diǎn)移動，或者正在向原點(diǎn)移動，所以跟單周期一樣，直接調(diào)用單周期子 程序即可實(shí)現(xiàn)。 可以看出運(yùn)用各個位置的記憶，對模式的切換有很大的幫助。 且 回原點(diǎn)顯得最為簡單。從單步流程圖（如圖 5.4）中可以看出，每步的位置決定了下一步的走向。 沒按一次轉(zhuǎn)換開關(guān)的啟動按

14、鈕 VW0 自己增加一次，它的具體數(shù)決定下一步的走 向。當(dāng)回到原點(diǎn)否 VW0自動清零。可以看出這樣為各個模式的切換的通用性打 下基礎(chǔ)。從單周期和自動流程圖中（圖 5.5）中，可以看出他們在程序的控制中是樣的，不一樣的是在主程序?qū)ζ錀l件進(jìn)行了限制，故能實(shí)現(xiàn)不同功能。圖5.1主程序流程圖5.1 主程序流程圖初始化圖5.2手動子程序流程圖5.2 手動子程序開始下降按鈕NYN上升按鈕NYY- 夾緊按鈕右移按鈕N下降按鈕N放松按鈕N上升按鈕NY左移按鈕NY Y- 結(jié)束回原點(diǎn)下降閥通，碰下限位開關(guān)滅。VW0=1夾緊閥通 ，VW0=2上升閥通，碰上限位開關(guān)滅。VW0=3右閥通，碰碰限位開關(guān)滅。VW0=4下降

15、閥通，碰下限位開關(guān)滅。VW0=5夾緊滅，放松通，VW0=6上升閥通，碰上限位開關(guān)滅。VW0=7左閥通，碰左限位開關(guān)滅VW0=0，回原點(diǎn)5.3 回原點(diǎn)子程序流程圖圖5.3回原點(diǎn)子程序流程圖圖5.4單步流程圖5.4 單步流程圖開始VW0=1NYVW0=2NVW0=3NYVW0=4Y*下降閥通，碰下限位開關(guān)滅夾緊閥通上升閥通，碰上限位開關(guān)滅右閥通，碰碰限位開關(guān)滅NVW0=5NVW0=6NVW0=7NVW0=8N結(jié)束回原點(diǎn)下降閥通，碰下限位開關(guān)滅夾緊滅，放松通按上升閥通，碰上限位開關(guān)滅左閥通，碰左限位開關(guān)滅。VW0=0回原點(diǎn)圖5.5單周期流程圖5.5 單周期流程圖5.5 自動流程圖自動流程圖與單周期

16、（圖 5.5）幾乎一樣。 其功能不同主要在于主程序?qū)λ麄儣l 件限制。由他們的流程圖可看出，運(yùn)用記憶單元來記錄各個位置可以看出，程序的繁瑣 性。但根據(jù)調(diào)試的結(jié)果可以看出運(yùn)用記憶單元調(diào)試結(jié)果是最好的。是能夠?qū)崿F(xiàn)各個 模塊的轉(zhuǎn)換，而且還能實(shí)現(xiàn)各個模塊的功能。5.6 程序調(diào)試機(jī)械手控制邏輯比較復(fù)雜所以在程序調(diào)試時要將就技巧。 應(yīng)該先調(diào)節(jié)各個子 程序，把每個子程序調(diào)試成功后在進(jìn)行總體調(diào)節(jié)。在手動調(diào)節(jié)時是非常輕松的，很快就調(diào)試成功。單步、單周期、和自動的調(diào) 試也是非常的輕松。調(diào)試的難點(diǎn)在回原點(diǎn)和各個模式間的相互轉(zhuǎn)換。 在程序設(shè)計時應(yīng)該首先考慮 如何回原點(diǎn)和模式轉(zhuǎn)換的問題， 因?yàn)檫@將影響到你設(shè)計成需的思路。 我選擇了記 憶各個位置的算法， 雖然程序顯得比較繁瑣， 但卻能實(shí)現(xiàn)各個功能， 而且程序格 式清晰。具體程序請見程序附錄 XXX6總結(jié)該機(jī)械手已經(jīng)在生產(chǎn)實(shí)際中運(yùn)用。 用機(jī)械手搬運(yùn)物體， 顯得效率的提高。 在 本次程序的設(shè)計中還有許多地方顯得不足， 如卸荷閥在程序中的具體應(yīng)用沒有體 現(xiàn)出來。在電機(jī)和安全方面設(shè)計的還不夠。 自己主要設(shè)計機(jī)械手動作的邏輯順序。 程序不夠完善。在本次設(shè)計中，我學(xué)會了運(yùn)用 CAD 繪制電氣接線圖。對電氣的操作規(guī)范有 了深刻的認(rèn)識。在程序設(shè)計中要總體設(shè)計程序思路。然后分塊設(shè)計。在程序設(shè)計 中我加強(qiáng)理解 PLC基本指令的使用方法。對基本指令的具體運(yùn)用有了深刻的概 念