簡易物料搬運機械手PLC控制設計

1、課程設計電氣控制系統(tǒng)與PLC課程設計題目：簡易物料搬運機械手地PLC控制系統(tǒng)設計系 別：機械工程學院專 業(yè)：機械設計制造及其自動化班 級： 機自081班時 間：2011年12月1日指導教師：馮治國1.設計地目地1通過課程設計培養(yǎng)學生綜合運用所學地基礎理論、基礎知識及基本技能 進行分析和解決實際問題地能力.2使學生受到PLC系統(tǒng)開發(fā)地綜合訓練，達到能夠進行PLC系統(tǒng)設計和實施 地目地.3使學生掌握簡易機械手地電器工作原理.2設計內容1 .目錄2 .原理介紹和分析部分3 .根據要求選擇系統(tǒng)方案4 . PLC選擇及I/O及其它PLC元器件分配5 .程序框圖和程序設計6 .心得體會.7 .設計任務和要

2、求1 .提交報告一份（主要組成：功能闡述、流程圖、I/O分配、電氣原理圖、梯形圖）2 .字數 >30003 .報告相似程度> 80%,按不及格處理4 .交作業(yè)時間：12.34器材簡易物料搬運機械手5參考資料1宮淑貞 徐世許 主編可編程控制器原理及應用北京人民郵電出版社2009.4一、機械手地控制及說明一、課題內容1.如圖所示為一簡易物料搬運機械手地工藝流程圖.該機械手是一個水平/垂 直位移地機械設備，具操作是將工件從左工作臺搬運到右工作臺，由光耦合器 VLC來檢測工作臺上有沒有工件.機械手通常位于原點，它地動作全部由氣缸 驅動，而氣缸則由相應地電磁閥控制.其中，上升/下降和左移/右

3、移分別由雙線 圈二位電磁閥控制，放松/夾緊由一個單線圈二位電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控 制.機械手工作循環(huán)過程示意圖如圖2所示.從圖中可見，機械手工作循環(huán)過程主要有8個動作，即為：原位f下降f夾緊一上升一半移上左移一上升一放松一下降T左移Q4.3二機械手地控制系統(tǒng)要求分析機械手動作示意圖如圖1所示.其全部動作由汽缸驅動，而汽缸又由相應 地電磁閥和繼電器控制.其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩位繼 電器控制.下降繼電器線圈通電時，機械手下降；下降繼電器線圈斷電時 ，機 械手下降停止.只有上升繼電器線圈通電時，機械手才上升；上升繼電器線圈 斷電時，機械手上升停止.同樣，左移/右移分別由左移繼

4、電器和右移繼電器 控制.機械手地放松/夾緊由一個單線圈（稱為夾緊電磁閥）控制.該線圈通電, 機械手夾緊；該線圈斷電，機械手放松.機械手地動作過程如圖2所示.從原點開始按下啟動按鈕時，下降繼電器 線圈通電，機械手開始下降.下降到底時，碰到下限位開關，下降繼電器線圈斷 電，下降停止；同時接通夾緊電磁閥，機械手夾緊，夾緊后，上升繼電器線圈開 始通電，機械手上升；上升到頂時，碰到上限位開關，上升繼電器線圈斷電，上開停止；同時接通右移繼電器，機械手右移，右移到位時，碰到右移極限位開 關,右移繼電器線圈斷電，右移停止.此時，右工作臺上無工作，則光電開關接通, 下降繼電器線圈接通，機械手下降.下降到底時碰到

5、下限位開關下降繼電器線 圈斷電，下降停止；同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松，放松后，上升繼電器線 圈通電，機械手上升，上升到極限時碰到極限位開關，上升繼電器斷電，上升停 止；同時接通左移繼電器，機械手左移；左移到原點時，碰到左極限開關，左 移繼電器線圈斷電，左移停止.至此，機械手經過八步動作完成一個循環(huán).三PLC地共有選型及I/O 口接線圖根據控制要求共有20個輸入和5個輸出，共有25個點數，按照設計要求 和需要我們選用了三菱FX系列中地FX2-48 MR作為設計主體，其輸入與輸 出接線圖及控制面板如圖所示：FV上升/下降KM2FRL L L1M1QF左/右移KM3KM5KM1夾緊/放松KM4_

6、124 VYA4M2、一、QF QF 外圍接PLC機械手主I/O 口分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編碼名稱代號輸 出 點 編 碼上限位SQ1X0YV1Y0下限位SQ2X1下降YV2Y1左限位SQ3X2右移YV3Y2 :右限位SQ4X3左移YV4Y3下降點SB1X4:夾緊YV5Y4 1上升點SB2X5左移點SB3X6右移點SB4X7啟動SB5X8外圍電路(2)-PLC四初始化程序設計在主電路中 KM1、KM2、KM3、KM4為繼電器,YA4是電磁閥.當PLC中輸出Y0時,KV1導通同時接觸器KM1導通繼電器動作，機械手上升；當原點位置條件初始狀態(tài)KM2通電時繼電器動作，機械手下降；當KM3

7、導通時繼電器動作，機械手右移；當KM4導通時繼電器動作，機械手左移；當KM5通電時電磁閥動作，使 機械手夾緊或放松，而圖中地FV為短路保護，FR為過載保護.M8044特殊輔 助繼電器作為原點位置條件用，當原點位置條件滿足時 M8044接通.,X24I卜M3041u單步單周朗自動X10|SET | MS042手5奮作X10I I手動XIIX17M8040回原點信|卜 X12X13HI單步X17的周期停止M8042X14N18Q41i 自動X24I 啟動啟動K15Li原點M8002初蛤脈沖 MB040保持M8000RVN監(jiān)控工ST內部單步/單周期自動梯形圖M3047允許5Tg控1 .為了使I ST

8、指令在每個掃描周期內均執(zhí)行，用PLC “RUN”時ON 和M 8000驅動.2 .使用1ST指令時五種工作方式加三種必要地按鈕，共八種控制信號：A手動方式B回原點方式C單步方式D單周期方式E自動連續(xù) 方式F回原點方式 G啟動按鈕 H停止按鈕3 .使用1ST指令后,PLC自動把狀態(tài)元件S中S0-S2分配給了 3大類 模式地初始化狀態(tài)用，且規(guī)定S0用于手動,S1用于回原點，S2用于自 動/單步/單周期.S10-S19用于回原點程序模塊中地狀態(tài).因此指令 格式中地S20是用戶可以分配給自動/單周期/單步地最小狀態(tài)號.下 圖為置初始狀態(tài) 1ST指令自動動作地特殊輔助繼電器M8040M8047地動作內容

9、.M8040是禁止轉移用輔助繼電器，當M8040=ON時就禁止所有狀態(tài)轉 移，手動狀態(tài)下 M8040總是接通地.在原點、單周期運動時按動停止按鈕后 一直到再按啟動按鈕地時間內，M8040 一直保持ON狀態(tài).單步執(zhí)行時M8040 常通，但是再按動啟動按鈕時，M8040=OFF,使狀態(tài)可以順序轉移一步.轉移開始特殊輔助繼電器 M8041是初始狀態(tài)S2向另一狀態(tài)轉移地轉 移條件輔助繼電器.手動加原點M8041不動作，單步、單周期時，僅在按動啟 動按鈕時動作，自動時按啟動按鈕后保持為M8041=ON,按停止按鈕后M8041=OFF.啟動脈沖輔助繼電器M8042是在啟動按鈕按下時瞬間接通.特殊輔助繼 電

10、器M8044是原點條件，M8043是回原點結束，這兩個元件應由用戶程序控 制.1手動方式程序手動方式梯形圖程序如圖所示,S0手動方式地初始狀態(tài)，手動方式地夾 緊、放松及上升、下降是由相應地按鈕來控制地.50手動方式初始狀態(tài)I產力壬上升Y4下降輸入Y2_II竹UO下降X6左移輸入膻 Y2II十燈右移輸入” Y*上限位手動方式梯形圖程序將選擇開關撥到手東方示（X10置1）按啟動按鈕（X24） ,S0獲得狀 態(tài)，按下降開關X6,下降開始直到碰到下限位開關（X1）下降結束，在按下火 緊開關（X21）夾緊動作開始（Y4置1）,按下上升開關（X4）上升動作開 始，當動作碰到上限位開關（X0）上升結束；按下

11、右移開關（X7）右移動 作開始，直到碰到右限位開關（X3）動作結束；按左移開關（X6）動作左 移,直到碰到左限位開關（X2）動作結束，按放松按鈕（X22）機械手方松（Y4復位0）.2回原點方式程序在我們地自動/單步/單周期運行之前我們通常要讓機械手回到原點，才 能讓他完成自動運行地動作.回原點方式也屬于自動程序地一種，在機械手地自動操作中，由于操作地 動作復雜不容易直接設計出梯形圖，可以先畫出自動操作地流程圖，用以表示 動作地順序和轉換地條件，然后根據所采用地控制方法設計梯形圖比較簡單 所以后面地自動程序都采用流程圖來完成將操作板上地工作方式打到回原點位置（X11,S1置1）,此時S1獲得信

12、號.當按下回原點啟動開關（X11） ,S10得到信號，同時下降運行停止，機械手松開,上升運動開始，直到碰到上限位開關（X0）接通S11此時右移停止，左 移運動開始，直到碰到左限位開關（X2）接通S12此時卒&出M8043回歸完 成，信號自動返回給S12動作結束.其原理如圖所示:放松至位：下陣“輸出上升笠性“育移”輸出左移回原點結束IsJ原點方式放松下降上升右移左移回原點方式梯/圖3自動方式控制在自動程序中包括單周期、單步運行方式 .將控制面上地工作方式撥到自動工作方式（X14）,然后按啟動按鈕（X24）,此時M8041導通置1 （附:在使用自動單步運行、單周期運行之前我們都得先回原點使

13、M8044通過置1）,此時S2導通到S21下降動彳開始，直到碰到限位開關（X1）,停止下降, 導通S26并停留2秒鐘，然后導通S27機械手放松并開始上升，直到碰到上限 位開關，上升停止.S28導通，機械手左移，碰到左限位開關，信號返回給S2,達到 循環(huán)動作，直到按下停止開關（X17）,所有動作停止.下圖為自動方式地梯形圖 與狀態(tài)圖夾緊自動方式狀態(tài)圖< 13左移自動方式梯形圖如下圖所示下降夾紫上升右移下降放松上升左移4單步運行、單周期運行將控制面板上地工作方式撥到單步工作方式上，每按一次啟動按鈕機械手就 運到一次運動一個步驟.將開關撥到單周期工作方式上，按動一次啟動按鈕機 械手自動完成一個

14、周期地動作，其工作原理與自動方式一樣.5程序地語句表手動方式、回原點方式、自動、單步、單周期方式語句表分別為：(1)初始狀態(tài)語句表步序指令0LD X01AND X22ANI Y43OUT M80444LD M800051ST X10 S20 S28(2)手動狀態(tài)語句表步序指令步序指令0STL S012OUT Y11L D X2113L D X72RET Y414ANI X03L D X2215ANI X24RST Y416ANI Y25L D X517OUT Y36ANI Y118L D X77ANI X019ANI X08OUT Y020ANI X39L D X421ANI Y310ANI

15、Y022OUT Y211ANI X123(3)自動方式語句表步序指令步序指令0STL S220SET S251L D M804121STL S252AND M804422LDI X203SET S2123OUT Y14STL S2124L D X15OUT Y125SET S266L D X126STL S267SET S2227OUT T1 K208STL S2228L D T19OUT TO K2029SET S2710L D T030STL S2711SET S2331SET Y412STL S2332OUT Y013SET Y433L D X014OUT Y034SET S2815L

16、D X035STL S2816SET S2436OUT Y317STL S2437L D X318OUT Y238OUT S219L D X239RET(4)回原點方式語句表步序指令步序指令0STL S110RST Y21L D X1511OUT Y32SET S1012L D X23STL S1013SET S124RST Y414STL S125RST Y115SET M80436OUT Y016RST S127L D X017OUT S128SET S1118RET9STL S11(5)內部單步、單周期自動梯形圖地語句表步序指令步序指令0L D X1415L D X121OR X2416ORB2AND M804117L D X133ANI X1718AND X174AND X1219ORB5OR X1320L D M80026L D X1421ORB7ORB22L D M80428L D X2423ORB9OR X1524ANI M804210ANI X1025ORB11SET M804226OUT M804012L D X1027L D M800013L D X1128OUT M804714AND X17四設計小節(jié)本次設計完成了簡單地機械手地工作原理及 PLC電氣部分地設計.在這段 時間地設計中，參考了大量地參考資料，同時我們也作了大量地社會調查，結 合實際完成