物料分揀機(jī)械手自動化控制系統(tǒng)設(shè)計._第1頁
物料分揀機(jī)械手自動化控制系統(tǒng)設(shè)計._第2頁
物料分揀機(jī)械手自動化控制系統(tǒng)設(shè)計._第3頁
物料分揀機(jī)械手自動化控制系統(tǒng)設(shè)計._第4頁
物料分揀機(jī)械手自動化控制系統(tǒng)設(shè)計._第5頁
已閱讀5頁,還剩18頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、物料分揀機(jī)械手自動化控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要 機(jī)械手在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替 人的繁重勞動。可以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化,能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全, 因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 本文在縱觀了近年來機(jī)械手發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上,結(jié)合機(jī)械手方面的設(shè)計,對機(jī)械手技 術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,提出了用氣動驅(qū)動和 PLC 控制的設(shè)計方案。采用整體化的設(shè)計思想, 充分考慮了軟、硬件各自的特點(diǎn)并進(jìn)行互補(bǔ)優(yōu)化。對物料分揀機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)、執(zhí)行結(jié) 構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計。在其驅(qū)動系統(tǒng)中采用氣動驅(qū)動,控制系統(tǒng)中 選擇 PLC 的控制

2、單元來完成系統(tǒng)功能的初始化、機(jī)械手的移動、故障報警等功能。最后提 出了一種簡單、易于實現(xiàn)、理論意義明確的控制策略。 關(guān)鍵詞 : 機(jī)械手;可編程控制器;自動化控制;物料分揀目錄 第一章 前言 . . 1 1.1 研究的目的及意義 . 1 1.2 主要研究的內(nèi)容 . 1 第二章 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和性能要求 . 2 2.1 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) . 2 2.2 控制系統(tǒng)的性能要求 . 2 第三章 傳感器的選擇 . 4 第四章 控制系統(tǒng) PLC 的選型及控制原理 . 6 4.1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 . 6 4.2 PLC 種類及型號選擇 . 10 4.3 I/O 點(diǎn)數(shù)分配 . 10 4.4

3、 PLC 外部接線圖 . 11 4.5 機(jī)械手控制原理 . 12 第五章 PLC 程序設(shè)計 . 14 5.1 總體程序框圖 . 14 5.2 初始化及報警程序 . 15 5.3 手動控制程序 . 16 5.4 自動控制程序 . 16 第六章 總結(jié)與展望 . 19 參考文獻(xiàn) . . 20 謝辭. . 211 第一章 前言 1.1 研究的目的及意義 隨著工業(yè)的高速發(fā)展,機(jī)械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動化設(shè)備更新時的需要,已經(jīng)在工業(yè) 生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、用以代替人的繁重及單調(diào)勞動,實 現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化;并能在高溫、腐蝕及有毒氣體等有害環(huán)境下 操作以保護(hù)人身安全, 被廣泛

4、應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。 可編程控制器(PLC)是以中央處理器為核心,綜合了計算機(jī)和自動控制等先進(jìn)技術(shù), 具有 可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點(diǎn),已成為目前在機(jī)械手控制系統(tǒng) 中使用最多的控制方式。使用 PLC 的自動控制系統(tǒng)具有體積小,可靠高,故障率低,動作精 度高等優(yōu)點(diǎn)。 適應(yīng)工業(yè)需要,本課題試圖開發(fā) PLC 對物料分揀機(jī)械手的控制,并借助必要的精密傳感 器,使其能夠?qū)Σ煌伾奈锪习搭A(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行分揀,動作靈活多樣,適用于可變換 生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn),廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用 PLC 控制,是一種預(yù)先設(shè)定 的程序進(jìn)行物料分揀的自動

5、化裝置,可部分代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的 作業(yè),并且在產(chǎn)品變化或臨時需要對機(jī)械手進(jìn)行新的分配任務(wù)時,可以允許方便的改動或重 新設(shè)計其新部件,而對于位置改變時,只要重新編程,并能很快地投產(chǎn),降低安裝和轉(zhuǎn)換工 作的費(fèi)用。本設(shè)計主要完成機(jī)械手的控制系統(tǒng)的設(shè)計。 1.2 主要研究的內(nèi)容 本論文主要研究物料分揀機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計。控制系統(tǒng)是機(jī)械手的指揮系統(tǒng),它控 制驅(qū)動系統(tǒng),讓執(zhí)行系統(tǒng)按規(guī)定的要求和時序進(jìn)行工作。本機(jī)械手采用可編程控制器( PLC) 對機(jī)械手進(jìn)行控制,主要包括對 PLC 的型號選擇、傳感器類型進(jìn)行選擇、I/O 口的選擇、對控 制系統(tǒng)原理圖、自動程序梯形圖的繪制等內(nèi)容。2

6、 第二章控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和性能要求 2.1 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般是使機(jī)械手運(yùn)動協(xié)調(diào)為目的, 包括高性能的計算機(jī)及相應(yīng)的系統(tǒng) 硬件和控制軟件。 機(jī)械手的控制部分可分為 4 個部分:機(jī)械手及其感知器、環(huán)境、任務(wù)、控制器。機(jī)械手 是由各種機(jī)構(gòu)組成的裝置,它通過感知器的內(nèi)部傳感器實現(xiàn)本體和環(huán)境狀態(tài)的檢測和信息交 互;環(huán)境即指機(jī)械手所處的周圍環(huán)境;任務(wù)是指機(jī)械手要完成的操作,它需要適當(dāng)?shù)某绦蛘Z 言描述,并把它們存入控制機(jī)中,隨著系統(tǒng)的不同,任務(wù)的輸入可能是程序方式,或文字、 圖形或聲音方式;控制器包括軟件和硬件兩大部分,相當(dāng)于機(jī)械手的大腦,它以計算機(jī)或?qū)?用控制器運(yùn)行程序的方式來完

7、成給定的任務(wù)。 控制系統(tǒng)的硬件一般包括 3 個部分: (1) 感知部分 用來收集機(jī)械手的內(nèi)部和外部的信息,如位置、速度、加速度傳感器可接 受機(jī)械手的本體狀態(tài),而視覺、觸覺、力覺等傳感器可感受機(jī)械手的工作環(huán)境的外部狀態(tài)。 (2) 控制裝置 用來處理各種信息,完成控制過程,產(chǎn)生必要的控制指令,它包括計算機(jī) 相應(yīng)的接口等。 (3) 驅(qū)動部分 為了使機(jī)械手完成操作及移動功能,機(jī)械手各關(guān)節(jié)可選用氣動、液動、電 氣等方式驅(qū)動。 2.2 控制系統(tǒng)的性能要求 對于一般的控制系統(tǒng)有以下控制的要求: 1、 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是系統(tǒng)受到短暫的擾動后其運(yùn)動性能從偏離平衡點(diǎn)恢復(fù)到原平衡點(diǎn)狀態(tài)的能力。 穩(wěn)定性是一般自動控制必

8、須滿足的基本要求,對穩(wěn)定性的研究是自動化控制系統(tǒng)中的一個基 本問題。 2、 過渡過程性能 描述過渡過程性能可以用平衡性和快速性加以衡量, 平衡性指系統(tǒng)由初始狀態(tài)運(yùn)動到新 的平衡狀態(tài)時具有較小的超調(diào)和震蕩性;系統(tǒng)由初始狀態(tài)運(yùn)動到新的平衡狀態(tài)經(jīng)歷的時間表 示系統(tǒng)過渡過程的快速程度。 3、 穩(wěn)態(tài)誤差 穩(wěn)態(tài)誤差是在過渡過程結(jié)束后,期望的穩(wěn)態(tài)輸出量與實際的穩(wěn)態(tài)輸出量之差。控制系統(tǒng) 的穩(wěn)態(tài)誤差越小,說明控制精度越高。因此,穩(wěn)態(tài)誤差是衡量控制系統(tǒng)性能好壞的一項重要 指標(biāo),控制系3 統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)之一就是在兼顧其他性能指標(biāo)的情況下,使穩(wěn)態(tài)誤差盡可能小或 者小于某個允許的限制值。4 第三章 傳感器的選擇 傳感器是

9、將被檢測對象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變換器。它主要被用于檢測 系統(tǒng)本身與作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài),為有效地控制系統(tǒng)的動作提供信息。 根據(jù)本設(shè)計的要求需要對位置檢測裝置、滑覺傳感器、視覺傳感器進(jìn)行選用。位置檢測 裝置檢測機(jī)械手動作是否到位,滑覺傳感器是判別物料是否被穩(wěn)定吸住,視覺傳感器是為了 完成機(jī)械手對物料的識別。 1. 位置檢測裝置 在本設(shè)計中,當(dāng)機(jī)械手執(zhí)行左旋/右旋,前伸/回縮,上升/下降等動作時,應(yīng)有相應(yīng)的位 置檢測裝置檢測動作是否到位,常用的位置檢測裝置是行程開關(guān)。行程開關(guān)又稱限位開關(guān), 是一種根據(jù)運(yùn)動部件的行程位置而切換電路的電器,用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。 本設(shè)計中

10、采用直線接觸式行程開關(guān)檢測機(jī)械手動作是否到位,當(dāng)運(yùn)動到指定位置時,碰到行 程開關(guān),終結(jié)上一個動作,準(zhǔn)備執(zhí)行下一個動作。 2. 滑覺傳感器 機(jī)械手吸取物體時按吸力的大小可分為硬吸取和軟吸取。硬吸取是吸盤用最大的吸力吸 取物體,以保證可靠性;軟吸取方式是吸盤使吸力保持在能穩(wěn)固吸取物體的最小值,以避免 損傷物件。軟吸取時吸力不夠時被吸物體會產(chǎn)生滑動,滑覺傳感器就是為了檢測滑動而設(shè)計 的,可以檢測垂直于吸物方向物體的位移、由重力引起的變形,以達(dá)到修正吸力,防止吸取 物的滑動。 3. 視覺傳感器 機(jī)械手視覺的作用就是最大程度模仿人的眼睛,能夠?qū)Σ煌奈矬w進(jìn)行識別,本機(jī)械手 采用顏色傳感器,根據(jù)不同物料有

11、不同的顏色,可以針對一種顏色的物料進(jìn)行揀出。 目前,用于顏色識別的傳感器有兩種基本類型: (1)色標(biāo)傳感器,它使用一個白熾燈光 源或單色 LED 光源;(2) RGB(紅綠藍(lán))顏色傳感器,它檢測物體的對三基色的反射比率,從 而鑒別物體顏色。這類裝置許多是溫反射型、光束型、光纖型的,封裝在各種金屬和聚碳酸 脂外殼中。典型的輸出有:NPN 和 PNR 繼電器和模擬輸出。 顏色傳感器有光到光電流轉(zhuǎn)換器、光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器和光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器。 光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器由搭配 RGB 濾波器的光電二極管陣列、模似數(shù)字轉(zhuǎn)換器及用于通信 和靈敏度控制的數(shù)字核心組成。輸出允許直接接口微控制器或其它邏輯控制通路,如

12、 2 線串 5 行接口,以進(jìn)一步處理信號,而不需額外的器件。 優(yōu)點(diǎn):提供抗噪聲干擾能力,簡化外圍電路設(shè)計,改善空間利用率,降低組裝成本 。 缺點(diǎn):只通過 2 線串行接口模塊提供到微控制器或 PC 的直接接口,響應(yīng)時間由內(nèi)置模擬 電路和數(shù)字電路預(yù)先確定,預(yù)先確定模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率,光到數(shù)字轉(zhuǎn)換器適合要求抗噪聲 能力、縮短設(shè)計周期、加快產(chǎn)品開發(fā)周期及光線條件和空間利用率設(shè)計精良的應(yīng)用。 為了便于 PCL 控制程序的編寫,利于公司企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,綜合其各種情況,在本設(shè)計, 選擇 RGB 顏色傳感器著為識別物料顏色的裝置,繼電器輸出方式,便于 PLC 控制系統(tǒng)的簡單 化,控制系統(tǒng)更容易實現(xiàn)。6 第四章

13、 控制系統(tǒng) PLC 的選型及控制原理 4.1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 PLC 機(jī)型的選擇: PLC 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭最佳 的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點(diǎn): 1. 確定合理的結(jié)構(gòu)型式 PLC 主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式 PLC 的每一個 I/O 點(diǎn)的平均價格比模塊式的便宜,且體積相對較小 ,一般用于系統(tǒng) 工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中??紤]此系統(tǒng)控制比較簡單,應(yīng)用于小批量的生產(chǎn)線故 此選擇整體試 PLC 的結(jié)構(gòu)形式較為合適。 2. 確定合理的安裝方式 PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程 I/O 式以及多臺 P

14、LC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程 I/O 硬件,系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低。在工廠小批量生產(chǎn)中降低 成本是很重要的,所以此系統(tǒng)選擇集中試的安裝方式。 3. 滿足相應(yīng)的功能要求 一般小型(低檔)PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)等功能,對于只需要開關(guān)量控制的設(shè) 備都可滿足。本系統(tǒng)只需用開關(guān)量控制,選用一般小型 PLC 即可。 4. 滿足響應(yīng)速度要求 PLC 是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器,不同檔次 PLC 的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用 范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用 PLC,或者某些功能或信號有特殊的速度要求時,則應(yīng)該 慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度,可選用具有高速 I/O 處理功能的 PLC

15、,或選用具有快速響應(yīng)模塊 和中斷輸入模塊的 PLC 等。 本系統(tǒng)不需要跨范圍使用 PLC 對某些功能或信號也沒有特殊的速度要求,不需要選用具 有高速 I/O 處理功能的 PLC 5. 滿足系統(tǒng)可靠性要求 對于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余 系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用一般系統(tǒng) PLC 能夠滿足要求,不需要考慮太多此方面的問題。 6. 機(jī)型盡量統(tǒng)一 一個企業(yè),應(yīng)盡量做到 PLC 的機(jī)型統(tǒng)一。以保證其模塊可互為備用,便于備品備件的采 購和管7 理;有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高;其外部設(shè)備可以通用,資源可共享, 易于聯(lián)網(wǎng)通信,配上位計算機(jī)后易于

16、形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。 本課題的要求不高,不需要考慮配備上位計算機(jī),但為了方便采購和管理等我們還是要 求機(jī)型要統(tǒng)一。 確定 PLC 的容量: PLC 的容量包括 I/O 點(diǎn)數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。 1. 確定系統(tǒng)的實際輸入點(diǎn)數(shù) 系統(tǒng)由啟動按鈕 SB1、停止按鈕 SB2 急停按鈕 SB3 手臂復(fù)位按紐 SB4 顏色傳感器 ST1、 左旋極限傳感器 ST2 右旋極限傳感器 ST3 上升限位傳感器 ST4 下降限位傳感器 ST5 手 臂縮回限位傳感器 ST6 手臂伸出限位傳感器 ST7 超上升限位傳感器 ST8 超下降限位傳感 器 ST9 超左旋限位傳感器ST10 超右旋限位傳感器 ST11

17、、超伸出限位傳感器 ST12 超縮回 限位傳感器 ST13 工件檢測傳感器PS1、系統(tǒng)的自動/手動控制開關(guān) SA 以及手動的升降、左 右旋轉(zhuǎn)、伸縮、吸放按鈕(SB5-SB12)作為個輸入繼電器的外部控制點(diǎn), 共有 28 個輸入點(diǎn)。 2. 確定系統(tǒng)的實際輸出點(diǎn)數(shù) 系統(tǒng)有手臂左旋、右旋、伸出、縮回、上升、下降、吸物、放物的電磁閥動作,報警指 示燈、原位指示燈及自動/手動指示燈工作,一共 12 個輸出點(diǎn)。 3. 確定應(yīng)選擇 PLC 的點(diǎn)數(shù) PLC 平均的 I/O 點(diǎn)的價格還比較高,因此應(yīng)該合理選用 PLC 的 I/O 點(diǎn)的數(shù)量,在滿足控 制要求的前提下力爭使用的 I/O 點(diǎn)最少,但必須留有一定的裕量

18、。 通常 I/O 點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控 對象的輸入、輸出信號的實際需要,再加上 10%到 15%的裕量來確定。本系統(tǒng)的輸入、輸出 實際需要 40 個點(diǎn),所以本系統(tǒng)的 PLC 輸入、輸出點(diǎn)數(shù)定為 48 點(diǎn)比較合適,但輸入和輸出各 應(yīng)留有裕量。 4. 確定系統(tǒng)同時接通輸入/輸出點(diǎn)的數(shù)量 (1) 同時接通的輸入點(diǎn)數(shù)量 對于選用高密度的輸入模塊(如 32 點(diǎn)、48 點(diǎn)等),應(yīng)考慮該模塊同時接通的點(diǎn)數(shù)一般 不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的 60%。 (2) 同時接通的輸出點(diǎn)數(shù)量 同時接通輸出設(shè)備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流值,如一個 220V/2A 8 的 8 點(diǎn)輸出模塊,每個輸出點(diǎn)可承受 2A 的電流,但輸

19、出公共端允許通過的電流并不是 16A(8X2A), 通常要比此值小得多。 一般來講, 同時接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出 點(diǎn)數(shù)的 60%。 對同時接通的輸/入輸出點(diǎn)的制約,此系統(tǒng)是可以滿足的。 5. 系統(tǒng)存儲容量的選擇 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少,在很大程序上反映了 PLC 系統(tǒng)的功能要求,因此可在 I/O 點(diǎn)數(shù) 確定的基礎(chǔ)上,按下式估算存儲容量后,再加 20%到 30%的裕量。 存儲容量(字節(jié))=開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)X 10 +模擬量 I/O 通道數(shù)X 100 A=40*10+0*100 =400 (字節(jié)) 另外,在存儲容量選擇的同時,注意對存儲器的類型的選擇。但是,本課題要求的存儲

20、容量很低,一般的 PLC 能夠滿足,所以我們不需要考慮存儲容量。 確定 PLC 的 I/O 模塊: 一般 I/O 模塊的價格占 PLC 價格的一半以上。PLC 的 I/O 模塊有開關(guān)量 I/O 模塊、模擬 量 I/O模塊及各種特殊功能模塊等。不同的 I/O 模塊,其電路及功能也不同,直接影響 PLC 的應(yīng)用范圍和價格,應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際需要加以選擇。根據(jù)本課題要求,不需要用到模擬量 I/O 模塊及各種特殊功能模塊,所以只需要對開關(guān)量 I/O 模塊選擇即可。 1. 開關(guān)量輸入模塊的選擇 開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號,將信號轉(zhuǎn)換為 PLC 內(nèi)部接受的低 電壓信號,并實現(xiàn) PLC 內(nèi)、外

21、信號的電氣隔離。選擇時主要應(yīng)考慮以下幾個方面: (1) 輸入信號的類型及電壓等級 開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流/直流輸入三種類型。選擇時主要根據(jù)現(xiàn) 場輸入信號和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時間較短,還可以直接與接近開關(guān)、光 電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接;交流輸入模塊可靠性好,適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使 用。 開關(guān)量輸入模塊的輸入信號的電壓等級有:直流 5V、12V、24V、48V、60V等;交 流 110V、220V等。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般 5 V、12V、24V用于傳輸距離較近場合,如 5V輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過十米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng) 選用

22、輸入電壓等級較高的模塊。 本系統(tǒng)傳輸距離較近可選擇 24 V直流輸入。 (2) 輸入接線方式 開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式。 9 匯點(diǎn)式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個公共端 (COM ;而分組式的開關(guān)量輸入模 塊是將輸入點(diǎn)分成若干組,每一組(幾個輸入點(diǎn))有一個公共端,各組之間是分隔的。分組 式的開關(guān)量輸入模塊價格較匯點(diǎn)式的高,如果輸入信號之間不需要分隔,一般選用匯點(diǎn)式 的。所以本系統(tǒng)考慮價格便宜問題,且輸入信號之間不需要分隔,選用匯點(diǎn)式較合適。 (3) 輸入門檻電平 為了提高系統(tǒng)的可靠性,必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高,抗干擾能力越 強(qiáng),傳輸距離也越遠(yuǎn),具體可參

23、閱 PLC 說明書。 2. 開關(guān)量輸出模塊的選擇 開關(guān)量輸出模塊是將 PLC 內(nèi)部低電壓信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號,并實現(xiàn) PLC內(nèi)外信號的電氣隔離。選擇時主要應(yīng)考慮以下幾個方面: (1) 輸出方式 開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。 繼電器輸出的價格便宜,既可以用于驅(qū)動交流負(fù)載,又可用于直流負(fù)載,而且適用的電 壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小,同時承受瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng),但其屬于有觸點(diǎn) 元件,動作速度較慢(驅(qū)動感性負(fù)載時,觸點(diǎn)動作頻率不得超過 1HZ)、壽命較短、可靠性 較差,只能適用于不頻繁通斷的場合。 對于頻繁通斷的負(fù)載,應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管

24、輸出,它們屬于無觸點(diǎn)元件。但晶 閘管輸出只能用于交流負(fù)載,而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。 本系統(tǒng)為中小型生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng),需要考慮價格相對要便宜,而本系統(tǒng)對動作速度 要求不高,所以選擇繼電器輸出作為輸出方式。 (2) 輸出接線方式 開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式。 分組式輸出是幾個輸出點(diǎn)為一組,一組有一個公共端,各組之間是分隔的,可分別用于 驅(qū)動不同電源的外部輸出設(shè)備;分隔式輸出是每一個輸出點(diǎn)就有一個公共端,各輸出點(diǎn)之間 相互隔離。選擇時主要根據(jù) PLC 輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級的多少而定。一般整體式 PLC 既有分組式輸出,也有分隔式輸出。本系統(tǒng)選擇分組式輸出。 (3)

25、 驅(qū)動能力 開關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動能力)必須大于 PLC 外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶 應(yīng)根10 據(jù)實際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實際輸出設(shè)備的電流較 大,輸出模塊無法直接驅(qū)動,可增加中間放大環(huán)節(jié)。 (4) 輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān) 開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo),它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān),特別是輸出的最大電流。 另外,晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會降低,在實際使用中也應(yīng)注意。 4.2 PLC 種類及型號選擇 PLC 種類較多,主要有西門子、三菱、 OMRONFANAC 東芝等,但能配套生產(chǎn),大、中、 小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要

26、是西門子、三菱、 OMRO 的 PLC 根據(jù)前面確定 的 PLC 點(diǎn)數(shù): 實際輸入點(diǎn) 28 點(diǎn), 實際輸出點(diǎn) 12 點(diǎn), 綜合對比三菱 FX 系列 (包括 FXOS FX1S FX0N FX1N FX2N 等)、西門子系列、OMRO 系列中 I/O 點(diǎn)數(shù)為 48 點(diǎn)各型號的 PLC 的價格、 性能、實用場合等各方面。本系統(tǒng)可選擇 PLC 型號為:FX2N-64MR-001,合計總數(shù) 64 點(diǎn)一 32 點(diǎn)輸入, DC24V, 32 點(diǎn)繼電器輸出; 尺寸 (mm) : 220 X 87X 90,其性能、 價格都優(yōu)于其 他 PLC。 FX2N 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先進(jìn)的系列,它能最大

27、范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn),程式 執(zhí)行更快,全面補(bǔ)充通訊功能,適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能 模塊,它可以為工廠自動化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 該型號 PLC 有 32 個輸入節(jié)點(diǎn),32 個輸出節(jié)點(diǎn),能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。 4.3I/O 點(diǎn)數(shù)分配 根據(jù)機(jī)械手動作流程分析及 I/O 點(diǎn)數(shù)確定,可以確定電氣控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)分配,如表 4.1、表 4.2 所示: 表 4.1 機(jī)械手控制輸入點(diǎn)分配表 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)號 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)號 啟動按鈕 SB1 X000 手動下降按鈕 SB6 X016 : 停止按鈕 SB2 X001 手動左旋按鈕 SB7 X0

28、17 急停按鈕 SB3 X002 手動右旋按鈕 SB8 X020 左旋極限傳感器 ST2 X003 手動伸出按鈕 SB9 X021 右旋極限傳感器 ST3 X004 手動縮回按鈕 SB10 X022 上升限位傳感器 ST4 X005 手動吸氣按鈕 SB11 X023 下降限位傳感器 ST5 X006 手動放氣按鈕 SB12 X024 手臂縮回限位傳感器 ST6 X007 超上升限位傳感器 ST8 X025 手臂伸出限位傳感器 ST7 X010 超下降限位傳感器 ST9 X026 11 工件檢測傳感器 PS1 X011 超左旋限位傳感器 ST10 X027 手動 SA P X012 超右旋限位傳

29、感器 ST11 : X030 自動 X013 超伸出限位傳感器 ST12 X031 復(fù)位按鈕 .SB4 :X014 超縮回限位傳感器 ST13 : X032 : 手動上升按鈕 SB5 X015 表 4.2 機(jī)械手控制輸出點(diǎn)分配表 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)號 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)號 左旋電磁閥 6YA Y000 吸氣電磁閥 7YA Y006 右旋電磁閥 5YA Y001 放氣電磁閥 8YA Y007 縮回電磁閥 2YA Y002 報警指示燈 L11 Y010 伸出電磁閥 1YA Y003 手動指示燈 L12 Y011 上升電磁閥 4YA P Y004 自動指示燈 L13 Y012 下降電磁閥 3YA Y00

30、5 原位指示燈 L14 Y013 44 PLC 外部接線圖 根據(jù)表 4.1、4.2 分配輸入/輸出信號與 PLC 輸入/輸出接口分配情況及所選定的 PLC 得 到 PLC 的外部接線圖如圖 4 1: 圖 41 PLC 外部接線圖妊母1百日t 停止502 氫停563 黑醍曜牧ST2 右廣碣儀ST3 上什碣童ST4 下陸礙枝5T5 色縄儲歧ST6 前伸Rki ST7 工侔繪剎FS1 譯擔(dān)力貢桂噴合山 SB 4 上件SG5 T醛S日年 A SQV 石履SG-S 叭S09 Efi SB10 哦花SB11 進(jìn)邑SB12 超上汁隈儀STB jffif莊厲住STS 趨石碗續(xù)良ST11 超肅呻質(zhì)牧ST12 翎

31、曰紳耀諛ST13 XtXJO XQO1 YDOC XDO2 XOO3 Y0O1 XO0+ XCXJ5 002 XOOS XO07 YOOJ XC10 XO11 YO04 XO12 總 005 XO13 XD14 囂 Y006 XOI5 XQ1 I Y007 XC1 7 XO20 X021 YO10 XQ22 X023 YOU X024 XO25 Y012 X02S X027 X030 X031 心2 COM Y013 C0M1 COM2 COM3 COM 口 O 口 口 口 口 口 口 S 2+V 6YA臣険 5YA右鑽 2YA目需 1 YA時 47A上舟 3YAT 7YA巒汽 aiA逢汽 L

32、11擁裔船不 L12砂牆示 L1?自期箱示 L14廂儀琴云 12 4.5 機(jī)械手控制原理 在 PLC 的控制下,執(zhí)行機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)手動、自動等多種工作方式。手動:利用按鈕對機(jī)械 手每一動作手動進(jìn)行控制,可實現(xiàn)上升、下降、前伸、縮回、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、吸物、放物等操 作;自動:按下循環(huán)按鈕后機(jī)械手從原點(diǎn)位置開始連續(xù)不斷的執(zhí)行分揀物料的各步。 按下啟動按鈕 SB1,系統(tǒng)初始化一擺動氣缸右旋一水平手臂伸出一垂直手臂下降一吸物 -垂直手臂上升一水平手臂縮回一擺動氣缸左旋一垂直手臂下降一放物一垂直手臂的上升一 回初始位置。 1系統(tǒng)程序的初始化 按下啟動按鈕 SB1,對控制系統(tǒng)進(jìn)行功能檢測,檢測正確后,進(jìn)入控制系統(tǒng)

33、的軟件,開 始運(yùn)行程序。 2. 擺動氣缸右旋 初始化程序正常運(yùn)行后,PLC 的輸入端 X000 接通輸入,輸出端 Y001 輸出,右旋按鈕 SB8接通,使三位四通電磁換向閥 12 的 5YA 得電,擺動氣缸會執(zhí)行右旋的命令。 3. 水平手臂的伸出 擺動氣缸右旋到指定位置時(90 度),PLC 輸入端 X004 接通輸入,輸出端丫003 輸出, 手臂前伸按鈕 SB9 接通,使三位四通電磁換向閥 10 的 1YA 得電,執(zhí)行手臂前伸動作。 4. 垂直手臂的下降 手臂前伸到指定位置,PLC 輸入端 X010 接通輸入,輸出端丫005 輸出,小臂下降按鈕 SB6 接通,使三位四通電磁換向閥 11 的

34、3YA 得電,執(zhí)行垂直手臂的下降動作。 5. 吸物 小臂下降到指定位置,PLC 輸入端 X006 接通輸入,輸出端丫006 輸出,吸盤吸氣按鈕 SB11接通,二位二通電磁閥 13 的 7YA 得電,真空發(fā)生器 22 開始動作,真空吸盤 26 將物料 吸起。 6. 垂直手臂的上升 經(jīng)滑覺傳感器檢測到物料已經(jīng)被吸起時,輸出端 丫004 輸出,小臂上升按鈕 SB5 接通, 使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 4YA 得電,執(zhí)行垂直手臂的上升動作。 7. 水平手臂的回縮 小臂上升到指定位置,PLC 輸入端 X005 接通輸入,輸出端丫002 輸出,水平縮回按鈕 SB10接通,使三位四通電磁換向閥 10

35、的電磁鐵 2YA 得電,執(zhí)行水平手臂回縮動作。 8擺動氣缸左旋 水平手臂回縮到指定的位置,PLC 輸入端 X007 接通輸入,輸出端丫000 輸出,左旋按鈕 SB713 接通,三位四通電磁閥 12 的電磁鐵 6YA 得電,執(zhí)行擺動氣缸的向左旋轉(zhuǎn)。 9垂直手臂的下降 擺動氣缸向左旋轉(zhuǎn)到指定位置(90 度),PLC 輸入端 X003 接通輸入,輸出端丫005 輸出, 垂直手臂下降按鈕 SB6 接通,使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 3YA 得電,執(zhí)行小臂的下降運(yùn) 動。 10 放物 小臂下降到指定位置,PLC 輸入端 X006 接通輸入,輸出端丫007 輸出,吸盤放氣按鈕 SB12接通,真空發(fā)生器停

36、止工作,真空消失,壓縮空氣進(jìn)入真空吸盤,將物料與吸盤吹開。 11 .小臂上升 經(jīng)滑覺傳感器檢測到物料已經(jīng)放開,輸出端 丫004 輸出,小臂上升按鈕 SB5 接通,使三 位四通電磁換向閥 10 的電磁鐵 2YA 得電,執(zhí)行小臂上升動作。 12.回到初始位置 小臂上升到指定位置,PLC 輸入端 X005 接通輸入,自動重復(fù)以上動作。14 第五章 PLC 程序設(shè)計 5.1 總體程序框圖 設(shè)備有“手動/自動”兩種工作方式,其控制程序可分為自動控制程序和手動控制程序兩 個模塊,各模塊程序分開編寫,結(jié)構(gòu)清晰,便于調(diào)試和修改。 在進(jìn)行編程前,應(yīng)先繪制出整個控制程序的結(jié)構(gòu)框圖,如圖 51 所示。在該結(jié)構(gòu)圖中,

37、 圖 5 1 控制程序的結(jié)構(gòu)框圖 同是為了方便操作,應(yīng)設(shè)計一個機(jī)械手操作面板,機(jī)械手操作面板如圖 52 所示 當(dāng)操作方式選擇 15 5.2 初始化及報警程序 初始化及報警程序如圖 5 3 所示 X003 XOOS X007Y013 . HI_III l廣m SETS1 SETSO QY01 I OOOXOQ1| |X013 QM8041 I |xooxoie PLS M8042 - _ | 岸鬥 |X001M804g Q M8040 表示產(chǎn)點(diǎn)位置 手動 手動指示燈 自動程序 自動指示燈 狀態(tài)轉(zhuǎn)移開始 啟動脈沖 禁止伏悲轉(zhuǎn)移 IM8002 |M8040 M8047 Y010 X025 圖 5 3

38、 初始化及報警程序 伏態(tài)監(jiān)視有效 警抿指示燈 16 5.3 手動控制程序 手動控制程序用于實現(xiàn)機(jī)械手升降、伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、吸氣 /放氣及復(fù)位的運(yùn)動。在自動 工作過程中,若將“手動/自動”轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“手動”位置時,輸入 X012 接通系統(tǒng)進(jìn)入手 動控制方式狀態(tài)。此時,按下相應(yīng)的受動按鈕可實現(xiàn)手動上升、下降、左旋、右旋、伸出、 縮回、吸氣、放氣及復(fù)位動作,手動操作程序如圖 54 所示。 Y001 右旋 Y003 前伸 Y005 下降 Y006 吸物 Y004 上升 Y002 縮回 Y000 左旋 Y005 下降 Y0C5 放物 Y014 復(fù)位 圖 54 手動操作程序 17 5.4 自動控制程序 分析知,在“自動”工作方式下,本機(jī)械手的運(yùn)動是以開關(guān)量作為轉(zhuǎn)移信號,按所設(shè)計 的工藝流程一步一步地進(jìn)行工作,其控制過程為順序循環(huán)控制。當(dāng)機(jī)械手完成一次物料的吸 放任務(wù)后返回原位為下一個任務(wù)做好準(zhǔn)備。自動控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 55 所示。1 18 MSOO2 xoiy 初始優(yōu)豚沖 目動 so XOOO S卩 XX 斗 + : 心1 X010 I S22 Os- S23 右施到位 前佃到位 XCI11 TO

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論