基于PLC實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械手的控制設(shè)計(jì)

1、 工業(yè)機(jī)械手PLC控制說(shuō)明書(shū) 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng): 機(jī)電一體化 班 級(jí): 10級(jí)機(jī)電4班 設(shè)計(jì)課題: 工業(yè)機(jī)械手的PLC控制 導(dǎo)師姓名: 鄭毅鋒 成 員: 蔡明輝、顏駿暉 、余雄 張起華、鄭晨躍、鄭福順 目錄一、摘 要2二、設(shè)計(jì)任務(wù)3三、設(shè)計(jì)目的3四、設(shè)計(jì)要求3五、機(jī)械手的概述3六、機(jī)械手的工作方式4七、機(jī)械手傳送工件系統(tǒng)示意圖4（1）、機(jī)械手工作過(guò)程示意圖4（2）、機(jī)械手傳送示意及操作面板圖5八、機(jī)械手的動(dòng)作原理5九、輸入和輸出點(diǎn)分配表6十、控制系統(tǒng)流程圖7十一、控制程序7十二、梯形圖11十三、指令表13十四、設(shè)計(jì)小結(jié)14十五、參考文獻(xiàn)14 摘要 機(jī)械手是工業(yè)控制和加工中經(jīng)常用到的執(zhí)行部件，

2、具有能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境、效率高、安全穩(wěn)定和可進(jìn)行高強(qiáng)度工作的優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上有廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化，自動(dòng)化已成為突出的主題。化工等連續(xù)性生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化已基本得到解決。專(zhuān)用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效的辦法；控制機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而生產(chǎn)的。機(jī)械手是能夠模仿人體上肢的部分功能，可以對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制使其按照預(yù)定要求輸送制品或操持工具進(jìn)行生產(chǎn)操作的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。 自上世紀(jì)六十年代，PLC設(shè)計(jì)的機(jī)

3、械手被實(shí)現(xiàn)為一種產(chǎn)品后，對(duì)它的開(kāi)發(fā)應(yīng)用也在不斷發(fā)展，它可以在減輕繁重的體力勞動(dòng)、改善勞動(dòng)條件和安全生產(chǎn)；提高生產(chǎn)效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力等方面起到及其重要的作用。 關(guān)鍵字：機(jī)械手 PLC 現(xiàn)代工業(yè) 一、設(shè)計(jì)任務(wù)：機(jī)械手PLC控制的實(shí)現(xiàn)二、設(shè)計(jì)目的：1、培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力；2、擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)；3、培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力；4、是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。通過(guò)本次論文，進(jìn)一步加強(qiáng)自己對(duì)機(jī)械手和PLC的認(rèn)識(shí)，以及它們?cè)谏钪袕V泛應(yīng)用。三、設(shè)計(jì)要求：1. 闡述機(jī)械手的工作原理2. 如何實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)機(jī)械手的控制3. 機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì)四、機(jī)械手的概述：機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程

4、中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。 機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：(1)機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車(chē)床、組合機(jī)床上使用較為普遍。(2)在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零部件。(3)可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子

5、疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。（4）可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。(5）宇宙及海洋的開(kāi)發(fā)。(6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。 五、機(jī)械手的工作方式:機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求有連續(xù)控制和手動(dòng)控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來(lái)。當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成各工步操作，且循環(huán)動(dòng)作。當(dāng)旋鈕打向手動(dòng)時(shí)，每一工步都要按下該工步按鈕才能實(shí)現(xiàn)。以下是設(shè)計(jì)該機(jī)械手控制程序的步驟和方法。六、機(jī)械手傳送工件系統(tǒng)示意圖：1、機(jī)械手工作過(guò)程示意圖如下圖所示：原位 下降 夾緊

6、 上升 右移 左移 上移 放松 下降2、機(jī)械手傳送示意及操作面板圖七、機(jī)械手的動(dòng)作原理1控制要求將物體從位置AA搬到位置BB 2 動(dòng)作順序：機(jī)械手從原點(diǎn)位置起始下移到處下限位從AA處加緊手物體后上升至上限位-右移至右限位-機(jī)械手下降至B 處下限位-將物體放置在B處后上升至上限位-z左移至左限位（原點(diǎn)）為一個(gè)循環(huán)B3上限，AB下限，左限，右限分別由限位開(kāi)關(guān)控制，機(jī)械手設(shè)立啟動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)。4機(jī)械手夾緊或松開(kāi)的工作狀態(tài)以及達(dá)到每一個(gè)工位時(shí)，均應(yīng)有狀態(tài)顯示.。 5機(jī)械手的夾緊和放松動(dòng)作均應(yīng)有11秒延時(shí)，然后上升，機(jī)械手每到達(dá)一個(gè)位置均有o.5秒的停頓時(shí)間,然后進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作.。 6若械手停止時(shí)不在原點(diǎn)

7、位置可通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)分別控制機(jī)械手d的上升和左移使之回到原點(diǎn) 八、輸入和輸出點(diǎn)分配表及原理接線(xiàn)圖表1 機(jī)械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表名 稱(chēng)代號(hào)輸入名 稱(chēng)代號(hào)輸入名 稱(chēng)代號(hào)輸出啟動(dòng)SB1X0夾緊SB5X10電磁閥下降YV1Y0下限行程SQ1X1放松SB6X11電磁閥夾緊YV2Y1上限行程SQ2X2單步上升SB7X12電磁閥上升YV3Y2右限行程SQ3X3單步下降SB8X13電磁閥右行YV4Y3左限行程SQ4X4單步左移SB9X14電磁閥左行YV5Y4停止SB2X5單步右移SB10X15原點(diǎn)指示ELY5手動(dòng)操作SB3X6回原點(diǎn)SB11X16連續(xù)操作SB4X7工件檢測(cè)SQ5X17表2 九、控制系統(tǒng)流

8、程圖基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)的生產(chǎn)控制要求，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的研究和考慮，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如下圖所示： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖十、控制程序1、操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序，手動(dòng)單步操作程序和自動(dòng)連續(xù)操作程序，如圖3所示。2、其原理是：把旋鈕置于回原點(diǎn)，X16接通，系統(tǒng)自動(dòng)回原點(diǎn)，Y5驅(qū)動(dòng)指示燈亮。再把旋鈕置于手動(dòng)，則X6接通，其常閉觸頭打開(kāi)，程序不跳轉(zhuǎn)（CJ為一跳轉(zhuǎn)指令，如果CJ驅(qū)動(dòng)，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動(dòng)程序。之后，由于X7常閉觸點(diǎn)，當(dāng)執(zhí)行CJ指令時(shí)，跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動(dòng)位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開(kāi)）則程序執(zhí)行時(shí)跳過(guò)手動(dòng)程序，直接執(zhí)行自動(dòng)程序。3、回原位程序回原

9、位程序如圖4所示。用S10S12作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用S10S19作回零操作時(shí)，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1。4、手動(dòng)單步操作程序如圖5所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護(hù)。5、自動(dòng)操作程序 自動(dòng)操作狀示。當(dāng)態(tài)轉(zhuǎn)移見(jiàn)圖6所機(jī)械手處于原位時(shí)，按啟動(dòng)X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，驅(qū) 動(dòng)下降Y0，當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位使行程開(kāi)關(guān)X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，而S20自動(dòng)復(fù)位。S21驅(qū)動(dòng)Y1置位，延時(shí)1秒，以使電磁力達(dá)到最大夾緊力。當(dāng)T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，驅(qū)動(dòng)Y2上升，當(dāng)上升到達(dá)最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23。S23驅(qū)動(dòng)Y3右移。移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到

10、S24下降。下降到最低位，X1接通，電磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，延時(shí)1秒。延時(shí)時(shí)間到，T1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始狀態(tài)，再開(kāi)始第二次循環(huán)動(dòng)作。在編寫(xiě)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時(shí)注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動(dòng)的線(xiàn)圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進(jìn)順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強(qiáng)。 十一、 梯形圖 如圖7所示。圖中從第0行到第27行為回原位狀態(tài)程序。從第28行到第66行，為手動(dòng)單步操作程序。從第67行到第129行為自動(dòng)操作程序。這三部分程序（又稱(chēng)為模塊）是圖3的操作系統(tǒng)運(yùn)行的。回

11、原位程序和自動(dòng)操作程序。是用步進(jìn)順控方式編程。在各步進(jìn)順控末行，都以RET結(jié)束本步進(jìn)順控程序塊。但兩者又有不同。回原位程序不能自動(dòng)返回初始態(tài)S1。而自動(dòng)操作程序能自動(dòng)返回初態(tài)S2。十二、指令表十三、設(shè)計(jì)小總經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的設(shè)計(jì)，可編程控制器和機(jī)械手的設(shè)計(jì)完畢，機(jī)械手的模型已設(shè)計(jì)完畢，其功能基本達(dá)到要求。整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性好，而且只要修改控制程序，就可以讓機(jī)械手作出不同的動(dòng)作，控制的柔性很好。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程也是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過(guò)程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)與探索的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，我對(duì)利用可編程控制器進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)有了深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械手的工作原理有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)有了切身的認(rèn)識(shí)和深刻的體會(huì)，并在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程中增長(zhǎng)了知識(shí)、豐富了經(jīng)驗(yàn)?？刂葡到y(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行于調(diào)試的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)是一項(xiàng)既復(fù)雜又辛苦的工作，同時(shí)也是一個(gè)充滿(mǎn)樂(lè)趣的過(guò)程，在設(shè)