PLC機(jī)械手課程設(shè)計報告

1、摘要I1設(shè)計目的和要求11.1 目的11.2要求12機(jī)械手的工藝和控制要求 22.1設(shè)備概況2工藝介紹2面板操作22.2控制要求3液壓系統(tǒng)油泵啟動及停止 3機(jī)械手工作方式3系統(tǒng)保護(hù)和報警功能。 33 PLC控制系統(tǒng)發(fā)設(shè)計方法。 43.1確定輸入輸出43.2選著PLC的型號。43.3機(jī)械手設(shè)計框圖： 43.4為PLC的輸入輸出編址 44 電氣原理圖設(shè)計64.1主電路設(shè)計64.2輸入電路64.3輸出電路64.4繪圖注意事項65 PLC程序設(shè)計75.1主程序流程圖85.2手動子程序 95.3回原點子程序流程圖105.4單步流程圖115.5單周期流程圖125.5自動流程圖135.6程序調(diào)試136 總結(jié)

2、14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、單步、單 周期、自動五大部分。各個功能運用轉(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。首先運用 AUTOCAD繪制 實際工程電氣接線圖，在實驗室運用實驗?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(1) 用PLC實現(xiàn)對機(jī)械手手、自動控制。(2) 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)。(3) 掌握一般控

3、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 法。(4) 自行設(shè)計手動、回原點、單步、單周期和自動五種工作方式下的控制程序。1.2要求(1) 繪制電氣原理圖時要符合國家標(biāo)準(zhǔn)(2) PLC配置及硬件接線正確。(3) PLC程序要滿足設(shè)計要求。(4) 編寫規(guī)范可讀性強。(5) 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)。工藝介紹機(jī)械手搬運工件動作示意圖如下:yui YU2 VU3 YU4-VU5 HL in 2N5BL 3B2 5Q1

4、 5Q2SG3 SQ專n L+啟動SB200Ohl圖2.1機(jī)械手搬運工件動作示意圖左上角為原點位置，工件按下降一 夾緊一 上升一 右行一 下降一 放松 上升一 左行一回原點為一個工作周期。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)實現(xiàn)， 都工作順序由行程開關(guān)和定時器進(jìn)行控 制。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。2.2控制要求液壓系統(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。222機(jī)械手工作方式機(jī)械手的操作方式分為手動、回原點

5、、單步、單周期、自動五種工作方式， 五種工作不僅能各自獨立工作，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：選擇回原點方式，按下原點按鈕，機(jī)械手以最快及最安全的路徑回到原點位 置停止。如：若機(jī)械手未夾物體時，以最快路徑回到原點位置；若機(jī)械手夾了物 體必須搬運到B點，在回到原點位置。（3）單步：選擇單步方式，按一

6、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。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)設(shè)計方法。3.1確定輸入輸

7、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, 14個輸出點。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)點數(shù)的 PLC有許多類型。為此 在這里我們選擇PLC224XP作為最佳型號；這樣的PLC我們熟悉他的編程和輸 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:圖3.3機(jī)械手設(shè)計3.4為PLC的輸入輸出編址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輸入輸出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（轉(zhuǎn)換開關(guān)）I0.1機(jī)械手下降（中間繼電

8、器）Q0.1單步（轉(zhuǎn)換開關(guān)）I0.2機(jī)械手夾緊（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）Q0.6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（

9、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)12.1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輸入輸出編址表注釋：由于編址表內(nèi)沒有原點指示燈的輸出，在做實驗時把Q0.6作為原點指示燈，Q2.4為電機(jī)輸出，其他與編址表相同。4電氣原理圖設(shè)計在實際工程運用中必須有系統(tǒng)接線圖，繪制電氣原理圖采用CAD繪圖方法。 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。在繪制時主電路 和控制電路分開。在控制電路中輸入與輸出分開。由于接線圖和真實的接線圖必 須一一對應(yīng)，所以在

10、接線圖的繪制中必須考慮實際的情況：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。 在每張圖中最多只能 有八個點。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際的

11、PLC端子對應(yīng)。4.3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4.4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線， 且為綠色，控制電路為細(xì)實線，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 取模塊化思想。有主程序調(diào)用相應(yīng)的模塊。實現(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

12、的其位置。VWO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 VWO賦不同的數(shù)值， 在這里.給VWO值并不影響自動的邏輯順序。這是因為在各個模式切換時我必 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

13、于原點位或者最下限位置。故機(jī)械手沒有夾緊物體，最短回原點 路徑為，直接上升，碰到最上限開關(guān)后回原點。若VWO1，可以看出是夾著物體像B點移動，或者正在向原點移動，所以跟單周期一樣，直接調(diào)用單周期子 程序即可實現(xiàn)?？梢钥闯鲞\用各個位置的記憶， 對模式的切換有很大的幫助。且 回原點顯得最為簡單。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)的啟動按鈕VWO自己增加一次，它的具體數(shù)決定下一步的走 向。當(dāng)回到原點否VWO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一 樣的，不一樣的

14、是在主程序?qū)ζ錀l件進(jìn)行了限制，故能實現(xiàn)不同功能。5.1主程序流程圖5.2手動子程序開始Y下降按鈕NY夾緊按鈕N上升按鈕Y右移按鈕Y下降按鈕NY放松按鈕NY上升按鈕N左移按鈕N下降閥通，碰下限位開關(guān)滅。VW0=1夾緊閥通，VW0=2結(jié)束回原點上升閥通，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=7Y丄+左閥通，碰左限位開關(guān)滅 VW0=0，回原點5.3回原點子程序流程圖圖5.3回原點子程序流程圖5.4單步流程圖5.5單周期流程圖開始YVWO=ONYVW0=2NYVW0=3NYVW0=4Y

15、VW0=5NVW0=6YVW0=7YVW0=8NY下降閥通，碰下限位開關(guān)滅。VW0=2夾緊閥通，VW0=3上升閥通，碰上限位開關(guān)滅。VW0=4右閥通，碰碰限位開關(guān)滅。VW0=5下降閥通，碰下限位開關(guān)滅 ，VW0=6夾緊滅，放松通，按上升閥通, 碰上限位開關(guān)滅 VW0=7左閥通，碰左限位開關(guān)滅。VW0=0回原點左閥通，碰左限位開關(guān)滅。VW0=0回原點結(jié)束回原點5.5自動流程圖自動流程圖與單周期（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)果可以看出運用記憶單元調(diào)試結(jié)果是最好的。是能夠?qū)崿F(xiàn)各個

16、 模塊的轉(zhuǎn)換，而且還能實現(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)試的難點在回原點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 如何回原點和模式轉(zhuǎn)換的問題，因為這將影響到你設(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)實際中運用。用機(jī)械手搬運物體，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 中我加強理解PLC基本指令的使用方法。對基本指令的具體運用有了深刻的