plc機械手操作控制裝置課程設計

plc機械手操作控制裝置課程設計plc機械手操作控制裝置課程設計/plc機械手操作控制裝置課程設計課程設計專業(yè)：電氣工程與其自動化班級：姓名：學號：設計題目：機械手操作控制裝置課程設計設計報告格式20分設計內(nèi)容60分10分10分總計得分封面3頁面布局5目錄格式3圖表質(zhì)量4間距、行距、字體6工藝過程分析8系統(tǒng)控制要求8分配5設備選型5電氣原理圖系統(tǒng)程序設計10動手實踐能力10總印象評分10主電路8控制電路8外圍接線圖8目錄\o"1-3"\h\z\u前言 3一設計目的與主要內(nèi)容 41.1設計目的 41.2.主要內(nèi)容 4二氣動機械手的操作要求與功能 42.1.操作要求 42.2操作功能 5三與機械手的選擇和論證 63.1 63.1.1簡介 63.1.2的結(jié)構(gòu)與基本配置 63.1.3的選擇與論證. 73.2機械手 73.2.1機械手簡介 73.2.2機械手的選擇 8四硬件電路設計與描述 84.1操作方式 84.2輸入與輸出分配表與分配接線 9五軟件電路設計與描述 105.1機械手的操作系統(tǒng)程序 105.2回原位程序 105.3手動單步操作程序 115.4自動操作程序 125.5機械臂傳送系統(tǒng)梯形圖 125.6指令語句表 13六心得體會 15參考文獻 16前言大學四年的本科學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識與所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用的技術得到愈來愈廣泛的應用?？删幊绦蚩刂破鳎ǎ?，簡稱，是在繼電順序控制基礎上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動化控制裝置。隨著電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，的功能也越來越強大，更多地具有計算機的功能，所以又簡稱（），但是為了不和混淆，仍習慣稱為。目前已經(jīng)在智能化、網(wǎng)絡化方面取得了很好的發(fā)展，并且現(xiàn)今已出現(xiàn)，更是領域無限的發(fā)展前景。本文主要通過氣動機械臂的控制來介紹的具體應用，讓我們更熟悉，為今后學習打下基礎。機械手采用控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點。無論進行時間控制還是控制或混合控制，都可以通過設置的程序?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，反應靈敏，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。工作環(huán)境適應性好。阻力損失和泄露減少。不會污染環(huán)境，造價低。一設計目的與主要內(nèi)容1.1設計目的1、培養(yǎng)設計能力；2、擴展知識結(jié)構(gòu)；3、培養(yǎng)綜合運用能力；4、是課堂教學的有益補充。通過本次課程設計，進一步加強自己對機械手和的認識，以與它們在生活中廣泛應用。1.2主要內(nèi)容 1.正確選用機械手和類2.繪制分配3.設計梯形圖4.指令語句5.模擬調(diào)試二氣動機械手的操作要求與功能2.1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。控制要求為：1、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2、1；右行、左行的電磁閥線圈為3、4；3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥5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、夾緊通過延時1.7S實現(xiàn)；5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關1、2、3、4來實現(xiàn)；2.2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)相應的動作；2、回原位工作方式時，按下“回原位”按鈕，則機械手自動返回原位；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、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、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；6、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；7、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。三與機械手的選擇和論證3.13.1.1P可編程控制器（簡稱）：是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。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。具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點?？梢灶A料：在工業(yè)控制領域中，控制技術的應用必將形成世界潮流。3.1.2P的結(jié)構(gòu)與基本配置一般講，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，有一塊板、板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當然按性能分成若干型號，并按點數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式，有模塊、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，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其能力可按用戶需要進行擴展與組合。：中的是的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺至少有一個。與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、存儲器與實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制與狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口與有關電路。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與數(shù)據(jù)，是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。模塊：的對外功能，主要是通過各種接口模塊與外界聯(lián)系的。電源模塊：有些中的電源，是與模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為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220或110，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。的外部設備：外部設備是系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類1.編程設備2.監(jiān)控設備3.存儲設備.4.輸入輸出設備.3.1.3P選擇與論證考慮到機械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以與各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用作為核心控制器，各控制對象都必須在的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，同時考慮到工作流程和造價。所以我們采用日本三菱公司的232型(16點輸入、16點輸出)。三菱2N系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是系列中最高檔次的超小型程序裝置。性能規(guī)格：2N性能規(guī)格運轉(zhuǎn)控制方法通過儲存的程序周期運轉(zhuǎn)控制方法批次處理方法（當執(zhí)行指令時）指令可以刷新運轉(zhuǎn)處理時間基本指令：0.08μs應用指令：1.52至幾百微秒，指令編程語言邏輯梯形圖和指令清單使用步進梯形圖能生成類型程序程式容量8000步內(nèi)置。3.2機械手3.2.1機械手簡介也被稱為自動手，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置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關、繼電器、控制閥與電路便可實現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構(gòu)按要求進行動作．動作復雜的機械手則要采用可編程控制器、微型計算機進行控制。3.2.2機械手選擇由于機械手是在搬運中的應用，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，我們設計的是氣動機械式。四硬件電路設計與描述4.1操作方式設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備的調(diào)整，自動操作方式用于設備的自動運行。手動操作方式手動操作：用單個按鈕接通或斷開各自對應的負載。回原點：按下回原點按鈕，使設備自動回歸到原點位置。自動操作方式單步運行：每按一次啟動按鈕，設備前進一個工步。單周期運行：在原點位置時，按下啟動按鈕設備自動運行一個周期后停止原位；途中按下停止按鈕，設備停止運行；再按下啟動按鈕時，設備從斷點處繼續(xù)運行，直到原位停止。連續(xù)運行：在原點位置按下啟動按鈕，設備按既定工序連續(xù)反復運行。中途按下停止按鈕，設備運行到原位停止。4.2輸入和輸出點分配表與分配接線表1機械臂傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表名稱代號輸入名稱代號輸入名稱代號輸出啟動1X0左限位1X8單周期13X16停止2X1右限位3X9回原點啟動14X17上升3X2上限位2X10電磁閥下降1Y0下降4X3下限位4X11電磁閥上升2Y1左移5X4手動9X12電磁閥左行3Y2右移6X5自動10X13電磁閥右行4Y3放松7X6回原點11X14電磁閥夾緊5Y4夾緊8X7單步12X15分配與接線圖I五軟件電路設計與描述5.1機械手的操作系統(tǒng)程序操作系統(tǒng)包括回原點程序，手動單步操作程序和自動連續(xù)操作程序，如圖3所示。其原理是：把旋鈕置于回原點，X16接通，系統(tǒng)自動回原點，Y5驅(qū)動指示燈亮。再把旋鈕置于手動，則X6接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉(zhuǎn)（為一跳轉(zhuǎn)指令，如果驅(qū)動，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動程序。之后，由于X7常閉觸點，當執(zhí)行指令時，跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開）則程序執(zhí)行時跳過手動程序，直接執(zhí)行自動程序。5.2回原位程序回原位程序如圖4所示。用S1012作回零操作元件。應注意，當用S1019作回零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復位前應使特殊繼電器M8043置1。5.3手動單步操作程序如圖5所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護。5.4自動操作程序 自動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見圖6所示。當機械臂處于原位時，按啟動X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，驅(qū)動下降Y0，當?shù)竭_下限位使行程開關X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，而S20自動復位。S21驅(qū)動Y1置位，延時1秒，以使電磁力達到最大夾緊力。當T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，驅(qū)動Y2上升，當上升到達最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23。S23驅(qū)動Y3右移。移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到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1秒。延時時間到，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)，再開始第二次循環(huán)動作。在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強。5.5機械臂傳送系統(tǒng)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，為手動單步操作程序。從第67行到第129行為自動操作程序。這三部分程序（又稱為模塊）是圖3的操作系統(tǒng)運行的?；卦怀绦蚝妥詣硬僮鞒绦颉Ｊ怯貌竭M順控方式編程。在各步進順控末行，都以結(jié)束本步進順控程序塊。但兩者又有不同?；卦怀绦虿荒茏詣臃祷爻跏紤B(tài)S1。而自動操作程序能自動返回初態(tài)S2。5.6指令語句表心得體會可編程控制器課程設計是課程當中一個重要環(huán)節(jié)，通過了2周的課程設計使我對設計過程有進一步了解，對產(chǎn)品的有關的控制知識有了深刻的認識。因為理論知識學的不牢固，在設計遇到了不少問題，通過理論與實際的結(jié)合，進一步提高觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應社會主義現(xiàn)代化建設需要的高素質(zhì)的復合型人才。運用學習成果，把理論運用于實際，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。通過此次設計過程，鞏