汽車裝配廠氣動(dòng)機(jī)械手的PLC控制分解_第1頁
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1、遼寧工業(yè)大學(xué)電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)(論文)題目:汽車裝配廠氣動(dòng)機(jī)械手的 PLC空制院(系):電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí):學(xué) 號(hào):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師: (簽字)起止時(shí)間: 課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)及評(píng)語院(系):電氣工程學(xué)院教研室: 自動(dòng)化號(hào) 學(xué)題制 控CLP課程設(shè)計(jì)論文>任務(wù),十 I 5 林 ; 乍9 衛(wèi) a 分 序在 州"層圈畐 閱程遊 處財(cái)線y 脳 2 圖 影善書 放貝 線、司 匡葷拒毛月 B側(cè),為左#|加選晡兌»r>M統(tǒng)型,酗叭燦。 WTilJHJHc上 g 咲冷仙mA A協(xié)!EOO缸打丁 股討創(chuàng)并廠55 >移rr氣拂4括信辭;書 t竊世電孫r±

2、;詳 W 序m流 曲升、厲附推豁対 輸tA程說赴 牛上移口/M 閥設(shè) 案入切 計(jì)計(jì) , 口左<:心證#O亠亮防H C號(hào)收24V 2陽|肌X耐碗PP冊(cè)M 2 亍 T 下成直圈放位 朗 免成 卅孚小 '何咖噸 as完用略他 別下上甸4哥抉至 詢與 ,衣 工 厶二上氣作W電回 確站表對(duì)屯和 片丁位軸W松斷已氏能功丹制格磁 如衍原腓鄧放缸儀軸 功的分控定電 o恂和川汕好統(tǒng)統(tǒng)Q的規(guī) 匕匕下跖移isex緊乙。系系統(tǒng)校處 脂婦ife鈞吐秋夾誥邛磅 據(jù) 析 立系 學(xué)遷 II按仇"恤仆刑皿根分建按按心 實(shí) 工升圈一止執(zhí)右近1 >2>3>445>技進(jìn)度計(jì)劃兀 )2

3、天兀21系逖形天2 宀歸 夠弟 2,M完書 n完軋時(shí)仙 働 配紂如 查分刑眄兀 務(wù) Q 的試打 1 V4-1 1 Z/IX W立莞枷弓辯 布建按上撰答 、 1 2 3 4 5 6指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)?nèi)赵履?辯 指 : 責(zé) 時(shí) 成 平 總注:成績(jī):平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20%以百分制計(jì)算在生產(chǎn)中廣泛存在著很多不能直接由人手完成的工作,尤其是搬運(yùn)笨重物體 或在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣和放射性等惡劣的環(huán)境下工 作。針對(duì)上述問題,本次課程設(shè)計(jì)利用 PLC技術(shù)設(shè)計(jì)了氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng),來 代替人進(jìn)行正常工作,大大提高生產(chǎn)的機(jī)械化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率, 保證產(chǎn)品質(zhì)量、 實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

4、本次課程設(shè)計(jì)為氣動(dòng)機(jī)械手的PLC控制。根據(jù)輸入端子共有14個(gè)端子,輸出 端子共有6個(gè)端子,故此PLC類型選用的是CPU226 CPU226& 24個(gè)輸出端子, 16個(gè)輸出端子。本系統(tǒng)利用4個(gè)限位開關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè),再通過PLC做出相應(yīng)的 控制,按給定的順序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的升降、左右移動(dòng)、加緊松開等操 作。上升、下降、左移、右移的執(zhí)行是利用雙線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成,夾 緊和放松由單線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成,線圈通電執(zhí)行夾緊動(dòng)作,斷電執(zhí)行 放松動(dòng)作。本系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性和廣泛的應(yīng)用范圍。它操作簡(jiǎn)單,具有良好的擴(kuò)展 性和可靠性。PLC軟件編程簡(jiǎn)單,易于修改,只要通過修改相應(yīng)軟件

5、程序,就實(shí) 現(xiàn)更多更強(qiáng)的功能。因此在生產(chǎn)實(shí)際中具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞:機(jī)械手;電磁閥;PLC; CPU226第1章緒論 0第2章設(shè)計(jì)方案概述 12.1 PLC 簡(jiǎn)介 12.2機(jī)械手的簡(jiǎn)介 1機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu) 12.2.2 機(jī)械手的分類 2機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 22.2.4 機(jī)械手工作過程 32.3電磁閥的工作原理 42.4限位開關(guān)工作原理 5第3章硬件設(shè)計(jì) 63.1 輸入輸出量統(tǒng)計(jì) 63.2 PLC 選型 63.3 I/O 分配表 73.4機(jī)械手的PLC控制 73.5原理接線圖 7第4章軟件設(shè)計(jì) 94.1 STEP 7 MICRO/WIN3軟件介紹 94.2軟件調(diào)試 94.2.1 程

6、序的模擬調(diào)試 9程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 104.3機(jī)械手的功能塊圖 114.4運(yùn)行程序-梯形圖 12第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 16第1章緒論工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。它的特點(diǎn)是可 以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè),在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn), 尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力, 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí):其一、它能部分的 代替人工操作;其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求,遵循一定的程序、時(shí)間和位置 來完成工件的傳送和裝卸;其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配,從而大 大

7、的改善了工人的勞動(dòng)條件,顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械 化和自動(dòng)化的步伐。因而,受到很多國(guó)家的重視,投入大量的人力物力來研究和 應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合,應(yīng)用的 更為廣泛。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展,并且取得一定的效果,受到機(jī)械工業(yè) 的。氣動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。 它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)作 迅速,成本低。在機(jī)械加工、裝配和熱處理等生產(chǎn)過程中被廣泛用來搬運(yùn)工件以及 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取料、上料、卸料等操作功能。氣動(dòng)機(jī)械手具有氣源使用方便、不污染 環(huán)境、動(dòng)作靈活迅速、工作安全可靠、操作維修簡(jiǎn)便以及適于在惡劣環(huán)境下工作 等特點(diǎn),因而在沖壓加

8、工、注塑、機(jī)床下料、儀表及輕工業(yè)等行業(yè)中有著廣闊的應(yīng) 用前景。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高,工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的很多重體力勞動(dòng)必將由機(jī)器代 替,這一方面可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且還可以大大提高生產(chǎn)效率。目前,在一些企業(yè)中使用的氣動(dòng)機(jī)械手,仍然采用繼電器 -接觸器控制系統(tǒng)。 其弊端主要表現(xiàn)在:大量的機(jī)械觸點(diǎn)電弧燒蝕和機(jī)械磨損, 可靠性降低且壽命短; 觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作頻率低且存在抖動(dòng)現(xiàn)象,控制精度低;接線多而復(fù)雜,一旦系統(tǒng) 構(gòu)成后就很難增加或改變功能,因此靈活性和擴(kuò)展性較差。隨著可編程控制器技 術(shù)(PLC)的發(fā)展,其強(qiáng)大的控制能力不僅能完成復(fù)雜的繼電器控制邏輯,而且能實(shí)現(xiàn)模擬量控制,具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、

9、易于擴(kuò)展、易實(shí)現(xiàn)工藝聯(lián)鎖和可 在線修改等優(yōu)點(diǎn),因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中起到了舉足輕重的作用?;趯?duì)工廠 控制系統(tǒng)的強(qiáng)抗干擾能力的要求,對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行了PLC控制,從根本上解決了上述弊端。第2章設(shè)計(jì)方案概述2.1 PLC簡(jiǎn)介可編程控制器(簡(jiǎn)稱PLC :是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器,用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序,執(zhí)行邏輯 運(yùn)算,順序控制,定時(shí),計(jì)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(jī)械或生產(chǎn)過程??删幊绦蚩刂破鲗?shí)施控制,其實(shí)質(zhì)就是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換,并將 這個(gè)變換與以物理實(shí)現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說

10、是PLC實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn),同時(shí)物理實(shí)現(xiàn)也是 PLC與普通微機(jī)相區(qū)別之處,其需要考慮實(shí)際控制的 需要,應(yīng)能排除干擾信號(hào)適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平,能為 實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用,所以 PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),主要是由微處理器(CPU、存儲(chǔ)器(RAM/RQM輸入輸出接口( I/O )電路、通信接口及電源組成。2.2機(jī)械手的簡(jiǎn)介工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手 是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任 務(wù),在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn),尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。 機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能

11、力,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊 的發(fā)展前景。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技 術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域,是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)機(jī)械手是一個(gè)水平、垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備,用來將工件由一個(gè)工作臺(tái)搬到另 一個(gè)工作臺(tái)。有上升、下降運(yùn)動(dòng),左移、右移運(yùn)動(dòng)和夾緊、放松動(dòng)作和位置控制。 簡(jiǎn)易機(jī)械手在各類全自動(dòng)和半自動(dòng)生產(chǎn)線上應(yīng)用得十分廣泛,主要用于零部件或 成品在固定位置之間的移動(dòng),替代人工作業(yè),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。本設(shè)計(jì)中的機(jī)械 手采用上下升降加平面轉(zhuǎn)動(dòng)式結(jié)構(gòu),機(jī)械手的動(dòng)作由氣動(dòng)缸驅(qū)動(dòng),氣動(dòng)缸由相應(yīng)的電磁閥來控制,電磁閥由PLC控制驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件完成,能十分方便的嵌入到

12、各 類工業(yè)生產(chǎn)線中。圖2.1為機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖。其中:1-執(zhí)行氣爪,2-水平伸縮氣缸, 3-旋轉(zhuǎn)軸,4-豎直氣缸,5-底座,6-工件。機(jī)械手的分類機(jī)械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手,它是一種獨(dú) 立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序,以完成各項(xiàng)規(guī) 定工作。它的特點(diǎn)是除具備普通機(jī)械的物理性能外,還具備通用機(jī)械、記憶智能 的三元機(jī)械。第二類是需要人工操作的,稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè), 先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè),后來發(fā)展到用無線電信號(hào)操作機(jī)械手來進(jìn)行 探測(cè)月球、火星等。第三類是專用機(jī)械手,主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上,用 于解決機(jī)床上下料和工件傳送。

13、這種機(jī)械手在國(guó)外稱為“Mecha nical Ha nd',它是為主機(jī)服務(wù)的,由主機(jī)驅(qū)動(dòng),除少數(shù)外,工作程序一般是固定的,因此是專用 的。本項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型可歸為第一類,即通用機(jī)械手。在現(xiàn)代生產(chǎn)企 業(yè)中,自動(dòng)化程度較高,大量應(yīng)用機(jī)械手。通過本次設(shè)計(jì),可以增強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)械 手的認(rèn)識(shí),同時(shí)并熟悉掌握 PLC技術(shù)、位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等工業(yè)控制常用 的技術(shù)。機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟根據(jù)工藝要求確定被控系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作,確定這些動(dòng)作之間的關(guān)系及完 成這些動(dòng)作的順序。分配輸入、輸出設(shè)備,即確定哪些外圍設(shè)備是送信號(hào)給 PLC的,哪些外圍設(shè)備是接收來自PLC的信號(hào)的,同時(shí)還要將PLC的輸入、

14、輸出點(diǎn)與之一一對(duì)應(yīng),對(duì)I/O進(jìn)行分配。在此基礎(chǔ)上確定 PLC的選型。(3)根據(jù)控制系統(tǒng) 的控制要求和所選PLC的I/O點(diǎn)的情況及高功能模塊的情況,設(shè)計(jì)PLC用戶程序, 此時(shí)可采用梯形田、助記符或流程圖語言形式的用戶程序。PLC的用戶程序體現(xiàn)了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關(guān)系,編程時(shí)可用編程器或計(jì)算機(jī) 直接編程、修改,同時(shí)也可對(duì)PLC的工作狀態(tài)、特殊功能進(jìn)行設(shè)定。對(duì)所設(shè)計(jì) 的PLC程序進(jìn)行調(diào)試和修改,直至PLC完全實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的控制功能。(5)保存 已完成的程序。機(jī)械手工作過程機(jī)械手在生產(chǎn)線上的任務(wù)是將工件從 A處傳送到B處。根據(jù)外界情況,機(jī) 械手在空間上主要進(jìn)行以下動(dòng)作:機(jī)械手下降

15、,機(jī)械手抓緊工件,機(jī)械手與工件 上升,機(jī)械手與工件有右移,機(jī)械手與工件下降,機(jī)械手放松工件,機(jī)械手上升,機(jī)械手左移。控制器檢測(cè)上,下,左,右限位開關(guān)的通斷,決定當(dāng)前的動(dòng)作,通 過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出,控制機(jī)械手的動(dòng)作。同時(shí),用兩位數(shù)碼管顯示搬運(yùn)工件的數(shù)量。啟動(dòng)控制有兩種,一個(gè)由啟動(dòng)開關(guān)安裝在現(xiàn)場(chǎng),一個(gè)由通過組態(tài)網(wǎng)軟件控制。 在控制面板上,安裝一個(gè)檔位開關(guān),分手動(dòng)和自動(dòng)兩大檔位,手動(dòng)擋包括調(diào)試和 回原位兩檔,自動(dòng)擋分單步、半自動(dòng)和全自動(dòng)三檔,要求自動(dòng)擋的操作必須在回 原位的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行。圖2.2機(jī)械手工作流程圖機(jī)械手的全部動(dòng)作有汽缸驅(qū)動(dòng),而汽缸又由相應(yīng)的電磁閥控制。 其中,上升/ 下降和左移/右移分別

16、由雙線圈兩位電磁閥控制。 例如當(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)和上限位開關(guān)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。當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí),為了確保安全,必須在右工作臺(tái)上無工作 時(shí)才允許機(jī)械手下降。也就是說,

17、若上一次搬運(yùn)到右工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí), 機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降。機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖2.3所示。從原點(diǎn)開始,按下啟動(dòng)按鈕時(shí),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)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

18、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。2.3電磁閥的工作原理電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備,用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流 量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥有很多種,不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置 發(fā)揮作用,最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。電磁閥是 用電磁的效應(yīng)進(jìn)行控制,主要的控制方式由繼電器控制。這樣,電磁閥可以配合 不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制,而控制的精度和靈活性都能夠保證。所謂氣動(dòng)系 統(tǒng),就是以氣體為介

19、質(zhì)的控制系統(tǒng)。氣動(dòng)系統(tǒng)中,這種能源的介質(zhì)通常就是空氣。 在真正使用的時(shí)候,通常把大氣中的空氣的體積加以壓縮,從而提高它的壓力。 壓縮空氣主要通過作用于活塞或葉片來作功。氣動(dòng)系統(tǒng)中,電磁閥的作用就是在控制系統(tǒng)中按照控制的要求來調(diào)整壓縮空 氣的各種狀態(tài),氣動(dòng)系統(tǒng)還需要其他元件的配合, 其中包括動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、 開關(guān)、顯示設(shè)備及其它輔助設(shè)備。動(dòng)力兀件包括各種壓縮機(jī),執(zhí)行兀件包括各種 氣缸。這些都是氣動(dòng)系統(tǒng)中不可缺少的部分。而閥體是控制算法得以實(shí)現(xiàn)的重要 設(shè)備。2.4限位開關(guān)工作原理限位開關(guān)是一種不需要與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械接觸而可以操作的位置開關(guān),當(dāng) 物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí),不需要機(jī)械接觸

20、及施加任何壓力即可使開 關(guān)動(dòng)作,從而驅(qū)動(dòng)交流或直流電器或給計(jì)算機(jī)裝置提供控制指令。接近開關(guān)是種 開關(guān)型傳感器,它即有行程開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)的特性,同時(shí)具有傳感性能,且動(dòng)作 可靠,性能穩(wěn)定,頻率響應(yīng)快,應(yīng)用壽命長(zhǎng),抗干擾能力強(qiáng)等、并具有防水、防 震、耐腐蝕等特點(diǎn)。限位開關(guān)的主要作用是檢測(cè)機(jī)械手升降、停止、起動(dòng)。第3章硬件設(shè)計(jì)3.1輸入輸出量統(tǒng)計(jì)輸入量:?jiǎn)?dòng)、停止、單步操作、連續(xù)操作、上升、下降、左移、右移、夾緊、松開、上限位信號(hào)、下限位信號(hào)、左限位信號(hào)、右限位信號(hào)等14個(gè)輸入量輸出量:原點(diǎn)指示信號(hào)、上升信號(hào)、下降信號(hào)、左移信號(hào)、右移信號(hào)、夾緊 松開等6個(gè)輸出量。3.2 PLC選型S7-200的種類:

21、(1)CPU221內(nèi)置10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)(2)CPU222內(nèi)置14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)(3)CPU224內(nèi)置24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)(4)CPU226內(nèi)置40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)電源為220V交流電。選擇PLC時(shí),應(yīng)考慮性能價(jià)格比??紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí),應(yīng) 同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素,進(jìn)行比較和兼顧,最 終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡 件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后,相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、 母板等也要相應(yīng)增加。當(dāng) CPU的I/O點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí), 就要進(jìn)行I/O的擴(kuò)展。I/O擴(kuò)展包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)

22、展。不同的 CPU有不同的擴(kuò)展規(guī)范,它主要受CPU的功能限制。故因此,點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響,在算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮, 使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。根據(jù)所有的輸入輸出端子的數(shù)量以及I/O 分配表。PLC選用CPU224。CPU224,它具有14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出,I/O點(diǎn)數(shù)共 計(jì)24點(diǎn),它有七個(gè)擴(kuò)展模塊,有內(nèi)置時(shí)鐘。3.3 I/O分配表選用S7-200系列的CPU224PL,機(jī)械手的控制關(guān)系用PLC控制器實(shí)現(xiàn),PLC 需要14個(gè)輸入端子,6個(gè)輸出端子。名稱代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸出下限位開關(guān)SQ1I0.0右移按鈕SB7I1.0下降電磁閥Y

23、V1Q0.0上限位開關(guān)SQ2I0.1夾緊按鈕SB8I1.1上升電磁閥YV2Q0.1右限位開關(guān)SQ3I0.2單步開關(guān)I1.2右行電磁閥YV3Q0.2左限位開關(guān)SQ4I0.3連續(xù)開關(guān)I1.3左行電磁閥YV4Q0.3上升按鈕SB3I0.4啟動(dòng)按鈕SB1I1.4夾放電磁閥YV5Q0.4左移按鈕SB4I0.5停止按鈕SB2I1.5指示燈LEDQ0.5松開按鈕SB5I0.6下降按鈕SB6I0.7表3.1機(jī)械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出端子分配表3.4機(jī)械手的PLC控制機(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。當(dāng)旋鈕打 向回原點(diǎn)

24、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。3.5原理接線圖啟動(dòng)按鈕SB1接I1.4,停止按鈕SB2接I1.5,機(jī)械手上升、左移、松開、下降、右移、夾緊按鈕 SB3 SB4, SB5 SB6 SB7, SB8分別接I0.4-I1.1。工作臺(tái)物品檢測(cè)限位開關(guān)SQ1 SQ2 SQ3 SQ4分別連接到CPU224勺10.0-10.3 。下降 電磁閥YV1,上升電磁閥YV2 ,右移電磁閥 YV3,左移電磁閥YV4,夾放電磁閥 YV5原點(diǎn)指示燈LED分別連接到CP

25、U224勺Q0.0- Q0.5。下略上升后行左冇原檢指示幻第4章軟件設(shè)計(jì)4.1 STEP 7 Micro/WIN32 軟件介紹STEP 7-MWIN32編程軟件是基于 Windows的應(yīng)用軟件,是西門子公司專門 為SIMTIC S7-200系列PLC設(shè)計(jì)開發(fā)的。該軟件功能強(qiáng)大,界面友好,并有方便 的聯(lián)機(jī)功能。用戶可以利用該軟件開發(fā)程序,也可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀 態(tài),該軟件是SIMATIC S7-200擁護(hù)不可缺少的開發(fā)工具。4.2軟件調(diào)試調(diào)試是保證所提供的設(shè)備能夠正常運(yùn)行的必須程序。編好程序后,用各種手 段進(jìn)行查錯(cuò)和排錯(cuò)的過程。作為程序的正確性不僅僅表現(xiàn)在正常功能的完成上, 更重要的是對(duì)

26、意外情況的正確處理。總體來說,PLC的調(diào)試分為兩個(gè)調(diào)試過程:模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,但是在此 之前,有一個(gè)環(huán)節(jié)不能少,否則就可能發(fā)生問題,那就是對(duì)PLC外部接線作仔細(xì)檢查,一定要保證外部接線的準(zhǔn)確無誤??梢杂檬孪染帉懞玫脑囼?yàn)程序?qū)ν獠拷?線做掃描通電檢查來查找接線故障。但是為安全著想,最好是將電路斷開,當(dāng)確 認(rèn)接線無誤后再連接主電路,將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲(chǔ)器進(jìn)行調(diào)試,直 到各部分的功能都正常,并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。程序的模擬調(diào)試將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后,首先逐條仔細(xì)檢查,并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試,實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模 擬,

27、各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示,一般不用接PLC 實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)??梢愿鶕?jù)功能表圖,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或 按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號(hào),如限位開關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開。對(duì)于順序控制程序, 調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定,即在某一轉(zhuǎn)換 條件實(shí)現(xiàn)時(shí),是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化,即該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變 為不活動(dòng)步,所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步,以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相 應(yīng)的變化。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況,對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、 有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線,都應(yīng)逐一檢查, 不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后

28、應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和 PLC中的程序,直到在各種可能的情 況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器 的設(shè)定值過大,為了縮短調(diào)試時(shí)間,可以在調(diào)試時(shí)將它們減小,模擬調(diào)試結(jié)束后 再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí),可以設(shè)計(jì)、制作控制 臺(tái)或控制柜,PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。422程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試將PLC安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試,在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能 存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題,以及PLC的外部接線圖和梯形圖 程序設(shè)計(jì)中的問題,應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求, 則對(duì)相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)

29、調(diào)整,通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目 的。全部調(diào)試通過后,經(jīng)過一段時(shí)間的考驗(yàn),系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了。4.3機(jī)械手的功能塊圖機(jī)械手手動(dòng)、自動(dòng)操作功能圖如圖4.1所示。利用SM0.1特殊繼電器首次掃描功能,接通電源時(shí),系統(tǒng)啟動(dòng),開始掃描手動(dòng) 操作還是自動(dòng)操作。圖4.1機(jī)械手手動(dòng)、自動(dòng)操作功能塊圖4.4運(yùn)行程序-梯形圖上升、下降、左移、右移的執(zhí)行是利用雙線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成(注 意:只要電磁閥線圈通電,則一直保持對(duì)應(yīng)的動(dòng)作不變直到相反動(dòng)作的電磁閥線 圈通電為止);夾緊和放松由單線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成,線圈通電執(zhí)行夾緊動(dòng)作,斷電執(zhí)行放松動(dòng)作。設(shè)備上裝有上、下、左、右四個(gè)限位開關(guān),

30、回到原位 時(shí)點(diǎn)亮原位指示燈,各動(dòng)作間隔0.5s。為了保證安全運(yùn)行,在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的連鎖。設(shè)置上升與下降 之間,左行與右行之間的互鎖,以防止功能相反的兩個(gè)輸出同時(shí)為1.有限位開關(guān)限制機(jī)械手移動(dòng)的范圍。機(jī)械手升到最高位置才能左右移動(dòng),以防止機(jī)械手在較 低位置運(yùn)行時(shí)與別的物體碰撞。當(dāng)11.4=1啟動(dòng)開始(下降限位開關(guān)閉合);則Q0.0=1 (下降電磁閥閉合)下 降到一定位置10.0=0 (下降限位開關(guān)閉合)下降停止;經(jīng)過計(jì)數(shù)器 0.5秒下一動(dòng) 作夾物Q0.4=0的物體放開,在經(jīng)過0.5秒機(jī)械手放松狀態(tài)下上升(Q0.2=1)當(dāng)上 升到一定位置I0.仁1上升停止。在經(jīng)過0.5秒進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作

31、左行,左行到一定 位置10.3=1左行停止。當(dāng)11.4=1啟動(dòng)開始(下降限位開關(guān)閉合);則Q0.0=1 (下 降電磁閥閉合)下降到一定位置10.0=0 (下降限位開關(guān)閉合)下降停止;經(jīng)過計(jì) 數(shù)器0.5秒下一動(dòng)作夾物Q0.4=0的物體放開,在經(jīng)過0.5秒機(jī)械手放松狀態(tài)下上 升(Q0.2=1)當(dāng)上升到一定位置10.仁1上升停止。在經(jīng)過0.5秒機(jī)械手左移到一 定位置左限位開關(guān)閉合左行停止。原位指示燈點(diǎn)亮。手動(dòng)操作根據(jù)要求按一個(gè)按 鈕就執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作。如圖4.2所示為機(jī)械手的梯形圖。11410.0Q01ODOQO.LTON5-PT100 ms冋絡(luò)2HUST37nb-PT 1LID 血10.1IO. 4機(jī)

32、械手上升T3SI1,HqL :>T39INTON5iPT100 m$QO.2網(wǎng)縮*ia.20.3ll.O機(jī)械手右移T39INTONPTinn冊(cè)網(wǎng)第5機(jī)械手蒼陳T4010.1IO.211 0QO.O(INTON5-PT100 m$T41機(jī)秋手做扔冋絡(luò)7機(jī)械手上升,T42I0.1I0&QO1I _I , IIIU II ' II z IT+3INTONPT1100 ms機(jī)械手扉T43IQJUQ.3圖4.2機(jī)械手梯形圖第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次的PLC課程設(shè)計(jì),對(duì)本學(xué)期學(xué)習(xí)的理論知識(shí)有了更深一步的理解, 對(duì)自己的專業(yè)及其應(yīng)用有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),同時(shí)這次課程設(shè)計(jì)也為自己以后的工 作有了一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。近年來,機(jī)械手在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造 價(jià)較低、維護(hù)方便、速度快等特點(diǎn)

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