plc機械手課程設(shè)計

1、目 錄1 引言52 設(shè)計目的及主要內(nèi)容62.1設(shè)計目的42.2.主要內(nèi)容43 氣動機械手的操作要求及功能43.1.操作要求43.2操作功能54 PLC及機械手的選擇和論證64.1 PLC64.1.1 PLC簡介64.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置64.1.3 PLC的選擇及論證. 74.2機械手74.2.1機械手簡介74.2.2機械手的選擇85 硬件電路設(shè)計及描述85.1操作方式85.2 PLC的I/O分配接線96 軟件電路設(shè)計及描述106.1機械手的操作系統(tǒng)程序106.2回原位程序10 6.3手動單步操作程序116.4自動操作程序126.5機械臂傳送系統(tǒng)梯形圖126.6指令語句表137 心得

2、體會15參考文獻161引 言在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化，自動化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效的辦法；控制機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)，金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三有50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的5%。從這里看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序

3、的自動化而生產(chǎn)的。并且在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從機械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，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)用于柔性自動線。機械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率?？删幊炭刂破魇抢^電器控制和計算機控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。機械手采用plc控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)

4、點。無論進行時間控制還是控制或混合控制，都可以通過設(shè)置plc的程序?qū)崿F(xiàn)?？梢愿鶕?jù)機械手的動作順序改變程序，是機械手通用性更好 。采用氣壓傳動，動作迅速，反應(yīng)靈敏，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好。阻力損失和泄露減少。不會污染環(huán)境，造價低。在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運送到指定目標(biāo)位置氣動機械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等。2 設(shè)

5、計目的及主要內(nèi)容2.1設(shè)計目的1、培養(yǎng)plc設(shè)計能力；2、擴展知識結(jié)構(gòu)；3、培養(yǎng)綜合運用能力；4、是課堂教學(xué)的有益補充。通過本次課程設(shè)計，進一步加強自己對機械手和PLC的認(rèn)識，以及它們在生活中廣泛應(yīng)用。2.2主要內(nèi)容1.正確選用機械手和PLC類 2.繪制I/O分配 3.設(shè)計梯形圖 4.指令語句 5.模擬調(diào)試3 氣動機械手的操作要求及功能3.1操作要求氣動機械手的動作示意圖如圖1所示，氣動機械手的功能是將工件從A處移送到B處?？刂埔鬄椋?、氣動機械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實現(xiàn)，電磁閥線圈失電時能保持原來的狀態(tài)，必須驅(qū)動反向的線圈才能反向運動；2、上升、下降的電磁閥線圈分別為

6、Q0.0、Q0.2；右行、左行的電磁閥線圈為Q0.3、Q0.4；3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥Q0.1來實現(xiàn)，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；4、機械手的夾鉗的松開、夾緊通過延1S實現(xiàn)；5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關(guān)I1.0、I0.5、I1.1、I0.6來實現(xiàn)；3.2操作功能機械手的操作面板如圖2所示。機械手能實現(xiàn)手動、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。1、手動工作方式時，用各按鈕的點動實現(xiàn)相應(yīng)的動作；2、連續(xù)工作方式時，機械手在原位，只要按下啟動安鈕，機械手就會連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止安鈕；3、單步工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手向前執(zhí)行一步；4、

7、單周期工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手只運行一個周期；5、傳送工件時，機械手必須升到最高點才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時碰到其他工件；6、出現(xiàn)緊急情況，按下緊急停車按鈕時，機械手停止所有的操作。4 PLC及機械手的選擇和論證4.1 PLC4.1.1 PLC簡介可編程控制器（簡稱PLC）：是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡

8、單等特點?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。4.1.2 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，并按I/O點數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進行擴展與組合。CPU：PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺PLC至少有一個CPU。與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、存儲器及實現(xiàn)它們之

9、間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。 存儲器：可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。I/O模塊：PLC的對外功能，主要是通過各種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模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，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)

10、備：外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類1. 編程設(shè)備2. 監(jiān)控設(shè)備3. 存儲設(shè)備. 4. 輸入輸出設(shè)備.4.2 機械手4.2.1機械手簡介mechanical hand 也被稱為自動手，auto hand能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手簡述:機械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。1執(zhí)行機構(gòu)機械手的

11、執(zhí)行機構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構(gòu)，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進行上下、左右和回轉(zhuǎn)動作。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動。2傳動系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的動作要由傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。常用機械手傳動系統(tǒng)分機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。3.控制系統(tǒng)機械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構(gòu)按要求進行動作動作復(fù)雜的機械手則要采用可編程控制器、微型計算機進行控制。4.2

12、.2機械手選擇由于機械手是在搬運中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機械手類型。此機械手易于操作，性能可靠。并且根據(jù)要求，我們設(shè)計的是氣動機械式。5 硬件電路設(shè)計及描述5.1 操作方式 設(shè)備的操作方式一般可分為手動和自動兩大類，手動操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)整，自動操作方式用于設(shè)備的自動運行。 手動操作方式-手動操作：用單個按鈕接通或斷開各自對應(yīng)的負(fù)載。 自動操作方式-單步運行：每按一次啟動按鈕，設(shè)備前進一個工步。 -單周期運行：在原點位置時，按下啟動按鈕設(shè)備自動運行一個周期后停止原位；途中按下停止按鈕，設(shè)備停止運行；再按下啟動按鈕時，設(shè)備從斷點處繼續(xù)運行，直到原位停止。 -連續(xù)運行：在原點位置按下

13、啟動按鈕，設(shè)備按既定工序連續(xù)反復(fù)運行。中途按下停止按鈕，設(shè)備運行到原位停止。5.2 PLC的I/O分配接線I/O分配及接線圖I6 軟件電路設(shè)計及描述6.1 主程序設(shè)計主程序是整個程序的開始，系統(tǒng)讀取的時候一定從主程序開始，至于之后需執(zhí)行哪個子程序，都在主程序中體現(xiàn)。SM0.0的常開觸點一直閉合，鏈接公用程序，公用程序是無條件執(zhí)行的；在手動控制方式中，I2.0為ON時，其常開觸點閉合，執(zhí)行“手動”子程序；在回原點控制方式中，I2.1為ON時，其常開觸點閉合，執(zhí)行“回原點”子程序；在單步、單周期和連續(xù)控制方式中，I2.2、I2.3、I2.4并聯(lián)，其中任何一個為ON時，執(zhí)行“自動”子程序。主程序梯形

14、圖為：圖2-1 主程序梯形圖6.2 公用程序設(shè)計公用程序用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務(wù)，以及不同的工作方式之間相互切換的處理。左限位開關(guān)I0.4、上限位開關(guān)I0.2的常開觸點和表示機械手松開的Q0.1的常閉觸點串聯(lián)接通時，“原點條件”M0.5變?yōu)镺N，機械手處于原點狀態(tài)，在開始執(zhí)行用戶程序、系統(tǒng)處于手動或自動回原點狀態(tài)時，初始步對應(yīng)的M0.0將被置位，為進入單步、單周期和連續(xù)工作方式作好準(zhǔn)備。若M0.5為OFF狀態(tài)，M0.0被復(fù)位，初始步為不活動步，按下啟動按鈕也不能進入步M2.0，系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方式下工作。當(dāng)系統(tǒng)處于手動工作方式和回原點方式時，必須將單步、單周期以及連續(xù)

15、工作方式程序中，除初始步以外的各步對應(yīng)的存儲器位（M2.0M2.7）復(fù)位，否則當(dāng)系統(tǒng)從自動工作方式切換到手動工作方式，然后又返回自動工作方式時，可能會出現(xiàn)同時有兩個活動部的異常情況，引起錯誤的動作。如果不是回原點方式，I2.1的常閉觸點閉合，代表回原點中的各步M1.0M1.5復(fù)位。在非連續(xù)方式，I2.4的常閉觸點閉合，表示連續(xù)工作狀態(tài)的標(biāo)志M0.7復(fù)位。公用程序梯形圖為：圖2-2 公用程序梯形圖6.3 手動程序設(shè)計在手動程序中，為了保證系統(tǒng)安全運行，設(shè)置了上升與下降之間、左行與右行之間的互鎖，防止功能相反的兩個輸出同時為ON；限位開關(guān)I1.2的常開觸點閉合使得輸出Q0.1置位得電，表示工件已夾

16、緊；當(dāng)左限位開關(guān)或右限位開關(guān)的常開觸點閉合同時限位開關(guān)I0.7常開觸點閉合時，輸出Q0.1復(fù)位失電，表示工件已松開；I0.1I0.4的常閉觸點，限制機械手移動的范圍；上限位開關(guān)I0.2的常開觸點與控制左右行的Q0.4和Q0.3的線圈串聯(lián)，機械手升到最高位置才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時與別的物體碰撞；只允許機械手在最左邊或最右邊時上升、下降和松開工件。手動程序梯形圖為：圖2-3 手動程序梯形圖64 自動程序設(shè)計自動程序（包括單步、單周期和連續(xù)）采用起保停電路控制。單周期、連續(xù)和單步工作方式主要用“連續(xù)”標(biāo)志M0.7和“轉(zhuǎn)換允許”標(biāo)志M0.6來區(qū)分，M0.0表示初始步，M2.0M2.

17、7分別表示下降、夾緊、上升、右行、下降，松開、上升、左行標(biāo)志。當(dāng)系統(tǒng)處于單步工作狀態(tài)時，I2.2常閉觸點斷開，只有在每按下一次啟動按鈕I2.6，M0.6才能得電一個掃描周期，程序執(zhí)行一步，以此來實現(xiàn)單步執(zhí)行，此時轉(zhuǎn)換不允許。當(dāng)系統(tǒng)處于連續(xù)工作狀態(tài)時，M0.6始終得電，按下啟動按鈕I2.6后同時未按停止按鈕I2.7之前，“連續(xù)”標(biāo)志M0.7始終得電，系統(tǒng)首先通過M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得電，進而開始程序執(zhí)行，由于M0.7始終得電，其常閉觸點斷開，使得程序執(zhí)行完一個周期后不在進入初始步M0.0，而是直接進入M2.0，開始了下一個周期的執(zhí)行，以此來實現(xiàn)連續(xù)執(zhí)行。當(dāng)系統(tǒng)處于單周期工作狀態(tài)

18、時，M0.7不得電，M0.6得電，按下啟動按鈕I2.6后系統(tǒng)也是首先通過M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得電，進而開始程序執(zhí)行，由于M0.7不得電，其常閉觸點閉合，當(dāng)程序執(zhí)行完一個周期后，返回初始步M0.0，此時程序再要執(zhí)行必須重新按下啟動按鈕I2.6，以此來實現(xiàn)單周期執(zhí)行。自動程序梯形圖見附錄1。6.5 自動回原點程序設(shè)計自動回原點程序用起保停電路設(shè)計。在此工作方式下，I2.1為ON，按下啟動按鈕I2.6后，機械手可能處于三種情況下，應(yīng)分別處理。Q0.1為0狀態(tài)，即機械手處于松開狀態(tài)，應(yīng)直接返回原點應(yīng)進入上升步M1.4或左行步M1.5；若Q0.1為1狀態(tài)同時機械手在最右邊此時說明應(yīng)執(zhí)行下降步M1.2,；若Q0.1為1狀態(tài)同時機械手不在最右邊，應(yīng)將工件先送到B點，再返