機(jī)械手plc課程設(shè)計(jì)

1、1課程設(shè)計(jì)目的2 機(jī)械手工作過程及控制要求2.1 機(jī)械手的工作過程3 機(jī)械手的系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械手程序設(shè)計(jì)（見附錄）4總結(jié)5參考文獻(xiàn) 附錄1課程設(shè)計(jì)目的機(jī)械手采用PLC控制技術(shù)，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求綜合運(yùn)用了PLC技術(shù)，編程軟件，機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，為機(jī)械手在實(shí)際應(yīng)用中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供借鑒。根據(jù)工業(yè)機(jī)械手常規(guī)操作運(yùn)行的特點(diǎn)畫出時(shí)序圖，根據(jù)畫出的時(shí)序圖以及各種綜合情況選擇PLC 型號(hào)，進(jìn)行硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)PLC硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源并畫出工業(yè)機(jī)械手自動(dòng)控制裝置的硬件系統(tǒng)圖。 根據(jù)工業(yè)機(jī)械手的運(yùn)行特點(diǎn)和要求利用所學(xué)的PLC的基本指令進(jìn)行程

2、序設(shè)計(jì)。 根據(jù)設(shè)計(jì)的PLC硬件系統(tǒng)圖進(jìn)行接線，利用STEP-Micro/WIN32編程軟件將程序輸入到PLC進(jìn)行上機(jī)操作，直至調(diào)試正確。通過編程及調(diào)試程序，了解掌握S7-200PLC的硬件構(gòu)成及使用方法，摸索并積累編程的技巧經(jīng)驗(yàn)，在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題。2機(jī)械手工作過程及控制要求2.1 機(jī)械手的工作過程該機(jī)械手是一個(gè)水平、垂直位移的機(jī)械設(shè)備，其操作是將做工作臺(tái)搬運(yùn)到又工作臺(tái)，由光耦合器VLC來檢測左工作臺(tái)有無工件。有工件才搬運(yùn)，即使按下啟動(dòng)按鈕，若檢測到左工作臺(tái)上無工件，系統(tǒng)也不能啟動(dòng)。圖1是這種機(jī)械手的動(dòng)作示意，其過程并不復(fù)雜，共6個(gè)動(dòng)作，分3組，即上升、下降、左移、右移和放松

3、加緊。圖1 機(jī)械手的動(dòng)作示意圖機(jī)械手全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸又由一、相應(yīng)的電磁閥控制;左移和右移分別有左移電磁閥和右移電磁閥控制，當(dāng)該線圈斷電時(shí)，機(jī)械手放松如圖2所示。圖2 機(jī)械手動(dòng)作的流程圖2.2 機(jī)械手的控制要求第一步是當(dāng)工作臺(tái)A上有工件出現(xiàn)時(shí)（可以由光藕合器VLC檢測到，當(dāng)檢測到有工件時(shí)，VLC），機(jī)械手開始下降。當(dāng)機(jī)械手下降到位時(shí)（可以由限位開關(guān)檢測到，下降到位），機(jī)械手停止下降，第一步結(jié)束。第二步是機(jī)械手在最低位開始抓緊工件，約10s抓住、抓緊，第二步結(jié)束。第三步是機(jī)械手夾緊工件上升。當(dāng)機(jī)械手上升到位時(shí)（可以由限位開關(guān)檢測到，當(dāng)上升到位時(shí)，I=1），機(jī)械手停止上升，第三步結(jié)束。第四

4、步是機(jī)械手夾緊工件右移。當(dāng)機(jī)械手右移到位時(shí)（可以由限位開關(guān)檢測到，當(dāng)右移到位時(shí)，I0. 3=1），機(jī)械手停止右移，第四步結(jié)束。第五步是機(jī)械手在最右位開始下降。當(dāng)機(jī)械手下降到工作臺(tái)B到位時(shí)（可以由限位開關(guān)檢測到，當(dāng)下降到位時(shí)，I0. 1=1），機(jī)械手停止下降，第五步結(jié)束。第六步是機(jī)械手開始放松工件，所需時(shí)間約為10s ，10s之后放開工件，第六步結(jié)束。第七步是機(jī)械手開始上升。機(jī)械手上升到位時(shí)（可以由限位開關(guān)檢測到，當(dāng)上升到位時(shí)，I0. 2=1），停止上升，第七步結(jié)束。第八步是機(jī)械手在高位開始左移，當(dāng)左移到位時(shí)（可以由限位開關(guān)檢到，左移到位時(shí)，I0. 4=1），機(jī)械手停止左移，第八步結(jié)束。機(jī)械手工

5、作一個(gè)周期完成。等待工件在工作臺(tái)A上出現(xiàn)轉(zhuǎn)到第一步。按照設(shè)計(jì)要求機(jī)械手的工作均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它的上升、下降、左移、右移都是有電機(jī)驅(qū)動(dòng)來完成的。機(jī)械手的初始位置停在原點(diǎn)，按下啟動(dòng)后按扭后，機(jī)械手將下降加緊工件上升右移再下降放松工件在上升左移總共八個(gè)動(dòng)作，也就是一個(gè)工作周期。機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動(dòng)作轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的，而加緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間來控制的。為了確保安全，機(jī)械手右移到位后，必須在右工作臺(tái)上無工件時(shí)才能下降，若上次搬到右工作臺(tái)上的工件尚未移走，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)暫停，直到工件移走為止，否則等待。為此設(shè)置了一個(gè)光電開關(guān)，以檢測“無工件”信號(hào)。3 機(jī)械手的系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC

6、的選擇從控制方式選擇上需要3個(gè)啟動(dòng)按鈕，分別完成自動(dòng)方式I0.0、單動(dòng)方式I0.5的啟動(dòng)，還需要一個(gè)停止按鈕I用來處理現(xiàn)在任何情況下的停止運(yùn)行。機(jī)械手運(yùn)行的限位開關(guān)有4個(gè)，高位限位開關(guān)I、低位限位開關(guān)I、左位限位開關(guān)I和右位限位開關(guān)I。手動(dòng)控制輸入信號(hào)由5個(gè)按鈕組成，下降按鈕I、上升按鈕I、夾緊按鈕I、左移按鈕和右移按鈕。工作臺(tái)A上有工件檢測光耦合器VLC的輸入信號(hào)。輸出信號(hào)有機(jī)械手下驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q0.0、上升驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q0.2、右移驅(qū)動(dòng)信號(hào)，共有5個(gè)輸出信號(hào)。可選擇S7-200系列的CPU224就可以滿足要求。熱繼電器的型選擇：一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱電器繼電器，但當(dāng)三相電壓的均衡性較差，工

7、作環(huán)境惡劣或無人看管的電動(dòng)機(jī)，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形接線的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。熱繼電器額定電流的選擇：1.15倍。-21A熱繼電器、NR2-25G-10A熱繼電器。熔斷器的類型選擇選擇熔斷器時(shí)類型時(shí)，主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小。對大容量的照明線路和電動(dòng)機(jī)，除過載保護(hù)以外，還應(yīng)考慮短路時(shí)分?jǐn)嚯娐冯娐返哪芰?。若短路電流較小時(shí)，可采用熔體為錫質(zhì)的或熔體為鋅質(zhì)的熔斷器。用于車間低壓供電線路的保護(hù)熔斷器，一般是考慮短路時(shí)的分?jǐn)嗄芰ΑＨ蹟嗥黝~定電流的選擇用于保護(hù)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的熔斷器，在出現(xiàn)尖峰電流時(shí)不應(yīng)熔斷。通常將其中容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，而其余電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)

8、行時(shí)出現(xiàn)的電流作為其尖峰電流。為此熔體的額定電流應(yīng)滿足關(guān)系式，為熔體的額定電流，為負(fù)責(zé)的額定電流。綜上所述，選擇KS8/380690V /16A熔斷器或者KG8/380690V /16A。啟動(dòng)時(shí)首先要和上自動(dòng)開關(guān)QA0，主電路引入三相電源。本次設(shè)計(jì)中所用電動(dòng)機(jī)均為小容量的，故可直接啟動(dòng)，熔斷器FA完成主電路的短路保護(hù)，熱繼電器BB完成過載保護(hù)，QA接觸器實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)。輸入輸出點(diǎn)的地址分配輸入輸出地址分配模塊號(hào)地址號(hào)信號(hào)名稱說明CPU224自動(dòng)啟動(dòng)，“1”有效按鈕I0.5單動(dòng)啟動(dòng)，“1”有效按鈕I停止，“1”有效按鈕I高位，限位開關(guān)I低位限位開關(guān)CPU224I左位限位開關(guān)I右位限位開關(guān)I手動(dòng)下降

9、按鈕I手動(dòng)上升按鈕I手動(dòng)夾緊按鈕I手動(dòng)左移按鈕I手動(dòng)右移按鈕下降電磁閥Q上升電磁閥Q0.3右移電磁閥Q0.4左移電磁閥Q0.1夾緊電磁閥Q原位指示燈機(jī)械手程序設(shè)計(jì)（見附錄）4 總結(jié)機(jī)械手的控制對于很多場合需求很大，不論是機(jī)床使用的小型系統(tǒng)還是流水線上的這類設(shè)備，其基本動(dòng)作要求類似，所以控制的實(shí)現(xiàn)也可以相互借鑒。對于控制程序的編寫，是一種實(shí)現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實(shí)現(xiàn)這樣的控制，針對所用的具體系統(tǒng)的情況，可以選用不同的方法來編寫程序。機(jī)械手高效的工作效率，準(zhǔn)確的定位精度，以及簡單的結(jié)構(gòu)及控制方式是人手不能替代的，機(jī)械手的使用也將越來越廣泛。機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，

10、按預(yù)定的程序軌跡極其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取，搬運(yùn)工件或操做工具的自動(dòng)化裝置。在我國由于大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作，因而通常把工業(yè)機(jī)器人稱做操作機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械手的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，其技術(shù)性能也在不斷提高。在國內(nèi)，應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人特別是示教再現(xiàn)性機(jī)器人不斷增多，而且計(jì)算機(jī)控制的也有所應(yīng)用。在國外應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人多為示教再現(xiàn)型機(jī)器人，而且計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人占有相當(dāng)比例。帶有“觸覺”，“視覺”等感覺的“智能機(jī)器人”正處于研制開發(fā)階段。帶有一定智能的工業(yè)機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展方向。參考文獻(xiàn)1234 陳立定. 電氣控制與可編程控制

11、器. 華南理工大學(xué)出版社，20015附錄 機(jī)械手主電路機(jī)械手Network 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 單周期/循環(huán)Network 2 / 置位初始狀態(tài)S S0.0, 1Network 3 Network 4 / 原位指示燈Network 5 / 啟動(dòng)/轉(zhuǎn)移Network 6 SCRENetwork 7 Network 8 / 下行Network 9 / 下限/轉(zhuǎn)移Network 10 SCRENetwork 11 Network 12 / 抓取/延時(shí)S Q0.1, 1TON T37, 100R Q0.1, 1Network 13 / 延時(shí)轉(zhuǎn)移LD T37Network 14 SCRENetwork

12、15 Network 16 / 上行Network 17 / 上限/轉(zhuǎn)移Network 18 SCRENetwork 19 Network 20 / 右行Network 21 / 右限/轉(zhuǎn)移Network 22 SCRENetwork 23 Network 24 / 下行Network 25 / 下限/轉(zhuǎn)移Network 26 SCRENetwork 27 Network 28 / 松開/延時(shí)R Q0.1, 1TON T38, 100Network 29 / 延時(shí)/轉(zhuǎn)移LD T38Network 30 SCRENetwork 31 Network 32 / 上行Network 33 / 上限/轉(zhuǎn)移Network 34 SCRENetwork 35 Network 36 / 自動(dòng)左行Network 37 / 左限/單周期/循環(huán)