基于PLC畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題系專班姓目：基于PLC的機(jī)械手的模擬另應(yīng)用工程系業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)級(jí)：機(jī)電082班名：范贄指導(dǎo)教師：唐美玲2011年5月20日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)創(chuàng)作（撰寫）工作所取得的成果據(jù)我所知除設(shè)計(jì)（論文）中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外本設(shè)計(jì)（論文）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表過的成果對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在設(shè)計(jì)（論文）中作了明確說明并表示謝意作者簽名：日期:目錄1引言12設(shè)計(jì)目的和任務(wù)要求22.1 設(shè)計(jì)目的22.2 設(shè)計(jì)任務(wù)23機(jī)械手PLC控制的設(shè)計(jì)2根據(jù)工藝過程分析控制要求2系統(tǒng)控制模板

2、3輸入/輸出設(shè)備及I/O分配4PLC的選擇5PLC程序設(shè)計(jì)54設(shè)計(jì)體會(huì)與心得8參考文獻(xiàn)8致謝91引言隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展控制器的需求量逐年增大搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用也逐漸普及機(jī)械手：mechanicalhand也被稱為自動(dòng)手autohand能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全可以更好地節(jié)約能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率以降低其他搬運(yùn)方式的限制和不足滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成手部

3、是用來抓持工件（或工具）的部件根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式如夾持型、托持型和吸附型等運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)(擺動(dòng))、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)機(jī)械手的種類按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件在加工中心中更換刀具等一般沒有獨(dú)立的控制裝置有些操作裝置需要由人直接操縱如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手機(jī)械手在鍛造工業(yè)中

4、的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力改善熱、累等勞動(dòng)條件就個(gè)人而言希望通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)訓(xùn)練從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)由于能力所限設(shè)計(jì)尚有許多不足之處懇請(qǐng)各位老師給予指教2設(shè)計(jì)目的和任務(wù)要求2.1設(shè)計(jì)目的(1)通過實(shí)驗(yàn)掌握PLC控制系統(tǒng)的硬件電路、程序的設(shè)計(jì)方法及對(duì)編程軟件的編輯和調(diào)試了解機(jī)械手的工作原理(3)掌握順序控制設(shè)計(jì)法的方法和技巧設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)械手的動(dòng)作示意圖如圖2-1所示它是一個(gè)水平/垂直位移的機(jī)械設(shè)備用來將工作由左工作臺(tái)搬到右工作臺(tái)圖2-1機(jī)械手的工作示意圖3機(jī)械手PLC控制的設(shè)計(jì)根據(jù)工藝過程分析控制要求本實(shí)驗(yàn)是將工

5、件由A處傳送到B處的機(jī)械手上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)機(jī)械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時(shí)機(jī)械手下降停止只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥端電時(shí)機(jī)械手上升停止同樣左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制機(jī)械的放松/加緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥（稱為加緊電磁閥）控制當(dāng)該線圈通電時(shí)機(jī)械手加緊該線圈斷電時(shí)機(jī)械手放松當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)時(shí)（即左限位開關(guān)SQ4和上限位開關(guān)SQ2合上）啟動(dòng)以后機(jī)械手移向A點(diǎn)加緊工件然后回到原位移向B點(diǎn)放下工件再回到原位完成一次動(dòng)作機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖3-1所示圖3-1機(jī)械手的傳送工件系統(tǒng)示意圖從原點(diǎn)開始按下啟動(dòng)按鈕時(shí)下

6、降電磁閥通電機(jī)械手下降下降到底時(shí)碰到下限位開關(guān)下降電磁閥斷電下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥機(jī)械手夾緊夾緊后上升電磁閥通電機(jī)械手上升上升到頂時(shí)碰到上位開關(guān)上升電磁閥斷電上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥機(jī)械手右移右移到位時(shí)碰到右限位開關(guān)右移電磁閥斷電右移停止若此時(shí)右工作臺(tái)上無工作則光電開關(guān)接通下降電磁閥通電機(jī)械手下降下降到底時(shí)碰到下限位開關(guān)下降電磁閥斷電下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電機(jī)械手放松放松后上升電磁閥通電機(jī)械手上升上升到頂時(shí)碰到上限位開關(guān)上升電磁閥斷電上升停止；同時(shí)接通左移電磁閥機(jī)械手左移左移到原點(diǎn)時(shí)碰到左限位開關(guān)左移電磁閥斷電左移停止至此機(jī)械手經(jīng)過八步動(dòng)作完成一個(gè)周期即為：原位下降夾緊上升右移左

7、移上升放松下降系統(tǒng)控制模板機(jī)械手模擬控制系統(tǒng)的模擬示意面板圖如圖3-2所示圖3-2機(jī)械手模擬控制系統(tǒng)的模擬示意面板圖輸入/輸出設(shè)備及I/O分配.輸入設(shè)備用以生產(chǎn)輸入控制信號(hào)本設(shè)計(jì)中應(yīng)包括：?jiǎn)?dòng)開關(guān)其上限、下限、左限、右限的位置限位開關(guān)（實(shí)驗(yàn)中由手動(dòng)的紐扣開關(guān)代替）.輸出設(shè)備-由PLC的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件本設(shè)計(jì)中應(yīng)包括下降電磁閥、上升電磁閥、右移電磁閥、左移電磁閥、夾緊電磁閥（實(shí)驗(yàn)中由LED顯示燈代替）、原點(diǎn)指示燈各輸入/輸出設(shè)備的配置如圖3-1所示.機(jī)械手模擬控制系統(tǒng)的輸入/輸出分配表如3-1所示表3-1機(jī)械手模擬控制系統(tǒng)的I/O分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱輸入點(diǎn)編號(hào)名稱輸入點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)按鈕S

8、B1X000機(jī)械手下降指示燈YV1Y000下限位按鈕SQ1X001機(jī)械手夾緊/放松指示燈YV2Y001上限位按鈕SQ2X002機(jī)械手上升指示燈YV3Y002右限位按鈕SQ3X003機(jī)械手右移指示燈YV4Y003左限位按鈕SQ4X004機(jī)械手左移指示燈YV5Y004機(jī)械手復(fù)位指示燈HLY005根據(jù)所確定的用戶輸入設(shè)備及輸出設(shè)備可畫出PLC的I/O連接圖如圖3-3所示由圖可見PLC共需要5點(diǎn)輸入6點(diǎn)輸出主機(jī)模塊的CO唳主機(jī)模塊入端的COM價(jià)口輸出端的COM1COM2COM3主機(jī)模塊的24+、CO帥別接在實(shí)3單元的V+COM圖3-3機(jī)械手模擬控制系統(tǒng)的I/O接線圖PLC的選擇該機(jī)械手的控制為純開關(guān)量

9、控制且所要的I/O點(diǎn)數(shù)不多因此選擇一般小型抵擋機(jī)即可該控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的是步進(jìn)控制可以用一般PLC所具有的移位寄存器和移位指令來編程但若選擇具有步進(jìn)指令功能或鼓型控制器功能的PLC則實(shí)現(xiàn)步進(jìn)控制就更加方便了由于所要的I/O點(diǎn)數(shù)為5/6點(diǎn)考慮到機(jī)械手操作的工藝固定PLC的I/O點(diǎn)基本上可不留裕量根據(jù)資料的機(jī)型故選擇三菱FX1N-40MR機(jī)型(需要比較價(jià)格同時(shí)考慮使用維修方便等因素使之更加經(jīng)濟(jì)合理)PLC程序設(shè)計(jì)一、機(jī)械手動(dòng)作的模擬程序梯形圖如圖3-4所示圖3-4機(jī)械手動(dòng)作的模擬程序梯形圖程序分析：X002和X004接通時(shí)上限位和左限位閉合機(jī)械手在遠(yuǎn)點(diǎn)位置M100置"1"常開接點(diǎn)

10、接通使得Y005接通原點(diǎn)指示燈亮（2）這時(shí)按下手動(dòng)按鈕SB1使得位左移SFTL指令【SFTLM100M101K9K1執(zhí)行M10O:源位元件起始地址只能是位元件（XYMS）M101:目標(biāo)位元件起始地址只能是位元件（YMSK9:目標(biāo)位元件個(gè)數(shù)只能是數(shù)值K1:移動(dòng)的個(gè)數(shù)只能是數(shù)值在這里的SFTLM100M101K9K1-K9為目標(biāo)元件個(gè)數(shù)K1表示一次移動(dòng)1位這里指M100的值傳給M101使得M101置"1"M100置"0"依次彳到M109形成一個(gè)循環(huán)直到同時(shí)復(fù)位M101接通下降指示燈Y000亮當(dāng)碰到下限為開關(guān)使X001接點(diǎn)接通把M101的值傳給M102使得M1

11、02接通執(zhí)行指令【SETM200（把M200置"1"）和時(shí)間繼電器T0經(jīng)過1.7秒后時(shí)間繼電器T0延時(shí)閉合常開接點(diǎn)接通把M102的值傳給M103接通上升指示燈Y002碰到上限開關(guān)使X002接點(diǎn)接通把M103的值傳給M104接通右移指示燈Y003碰到右限位開關(guān)使X003接點(diǎn)接通把M104的值傳給M105接通下移指示燈Y000碰到下限位開關(guān)使X001接點(diǎn)接通把M105的值傳給M106執(zhí)行指令【RSTM200I（把M200置"0"）和時(shí)間繼電器T1過1.5秒后時(shí)間繼電器T1延時(shí)閉合常開接點(diǎn)接通把M106的值傳給M107接通上升指示燈Y002碰到上限開關(guān)使X00

12、2接點(diǎn)接通把M107的值傳給M108接通左移指示燈Y004碰到左限位開關(guān)使X004接點(diǎn)接通把M108的值傳給M109使M109的置為"1"執(zhí)行指令ZRSTM101M109I使得復(fù)位M101開始到M109結(jié)束手動(dòng)按鈕SB1斷開執(zhí)行指令【ZRSTM101M109I和【RSTM200I結(jié)束程序二、設(shè)計(jì)機(jī)械手動(dòng)作三位置動(dòng)作模擬如圖3-5所示圖3-5三位置機(jī)械手的傳送示意圖從原點(diǎn)開始按下啟動(dòng)按鈕下降電池閥通電機(jī)械手下降下降到底時(shí)碰到下限位開關(guān)下降電池閥斷電下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥機(jī)械手夾緊夾緊后上升電磁閥通電機(jī)械手上升上升到頂點(diǎn)時(shí)碰到上限位開關(guān)上升電磁閥斷電停止上升；同時(shí)接通右移

13、電磁閥機(jī)械手右移右移到位時(shí)碰到中限位開關(guān)右移電磁閥斷電右移停止下降電磁閥通電機(jī)械手下降下降到底時(shí)碰到下限位開關(guān)下降電磁閥斷電下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電機(jī)械手放松放松后上升電磁閥通電機(jī)械手上升上升到頂點(diǎn)時(shí)碰到上限位開關(guān)上升電磁閥斷電上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥機(jī)械手右移右移到位時(shí)碰到右限位開關(guān)右移電磁閥斷電右移停止；同時(shí)延時(shí)開關(guān)延時(shí)閉合機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)延時(shí)開關(guān)閉合；同時(shí)接通左移電磁閥機(jī)械手左移左移到位時(shí)碰到中限位開關(guān)左移電磁閥斷電左移停止下降電磁閥通電機(jī)械手下降下降到底時(shí)碰到下限位開關(guān)下降電磁閥斷電下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥通電機(jī)械手加緊加緊后上升電磁閥通電機(jī)械手上升上升到頂點(diǎn)時(shí)碰到上限位開關(guān)上升

14、電磁閥斷電上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥機(jī)械手右移右移到位時(shí)碰到右限位開關(guān)右移電磁閥斷電右移停止下降電磁閥通電機(jī)械手下降下降到底時(shí)碰到下限位開關(guān)下降電磁閥斷電下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電機(jī)械手放松放松后上升電磁閥通電機(jī)械手上升上升到頂點(diǎn)時(shí)碰到上限位開關(guān)上升電磁閥斷電上升停止；同時(shí)接通左移電磁閥機(jī)械手左移左移到位時(shí)碰到左限位開關(guān)左移電磁閥斷電左移停止至此機(jī)械手18步動(dòng)作完成了一個(gè)周期的動(dòng)作程序如圖3-6所示圖3-6三位置機(jī)械手動(dòng)作的模擬程序梯形圖4設(shè)計(jì)體會(huì)與心得畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本理論、基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工

15、程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練這對(duì)學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義其主要目的：一、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨(dú)立工作能力拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)二、培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法三、培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)處理編寫技術(shù)文件等方面的工作能力四、培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究面向?qū)嶋H面向生產(chǎn)向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度工作作風(fēng)和工作方法參考文獻(xiàn)陳立定吳玉香蘇開才編.電氣控制與可編程控制器.華南理工大學(xué)出版社.2001.魏斌孫健編.可編程控制器實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)教程

16、.中國(guó)水利水電出版社.2009.高勤田培成編.可編程控制器原理及應(yīng)用（三菱機(jī)型）.電子工業(yè)出版社.2009.趙俊生等編.電氣控制與PLC技術(shù)項(xiàng)目化理論與實(shí)訓(xùn).電子工業(yè)出版社.2009.劉艷梅陳震李一波等編著.三菱PLC基礎(chǔ)與系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.2009.巫莉黃江峰編.電氣控制與PLC應(yīng)用.中國(guó)電力出版社.2008.致謝感謝我的導(dǎo)師唐美玲老師以及班主任丑幸榮老師對(duì)我學(xué)習(xí)中的細(xì)心照顧他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪感謝唐美玲等老師對(duì)我的教育培養(yǎng)他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究在此我要向老師們深深的鞠上一躬感謝我的同學(xué)們不是他們的陪伴我不會(huì)在這三年里過的那么愉快我不