PLC課程設計坐標式機械手

PAGEPAGE6目錄TOC\o"1-4"\h\z\u第一章設計要求 31.1控制要求 31．2I/O編址并畫出工作框圖 51．3編程并調試 51．4I/O端子接線圖 5第二章工藝過程 6第三章操作面板布置 8第四章輸入/輸出端子地址分配 9第五章程序規(guī)劃及編制 10第六章單操作工作的程序 11第七章自動操作程序 12第八章PLC外圍端子接線圖 17第九章總結 18參考文獻 19第一章設計要求圖1坐標式機械手動作原理圖1.1控制要求如圖1所示，將物體從位置A搬至位置B機械手整個搬運過程要求都能自動控制。在啟動過程中能切換到手動控制及自動控制或半自動控制(又稱單周期控制)，以便對設備進行調整和檢修。圖2是機械手控制系統(tǒng)的邏輯流程圖。系統(tǒng)啟動之前，機械手處于原始位置，條件是機械手在高位﹑左位。原位原位夾緊下降上升右移停止左移上升松開下降低位工件延時高位低位延時高位左位右位啟動如圖2機械手控制程序的流程圖動作順序：機械手從原點位置起始下移到A處下限位→從A處夾緊物體后上升至上限位→右移至右限位→機械手下降至B處下限位→將物體放置在B處后→上升至上限位→左移至左限位（原點）為一個循環(huán)。（2）上限、A、B下限、左限、右限分別由限位開關控制；機械手設立起動和停止開關。（3）機械手夾緊或松開的工作狀態(tài)以及到達每一個工位時，均應有狀態(tài)顯示。（4）機械手的夾緊和放松動作均應有1s延時，然后上升；機械手每到達一個位置均有0.5s的停頓延時，然后進行下一個動作。（5）若機械手停止時不在原點位置，可通過手動開關分別控制機械手的上升和左移，使之回到原點。（6）要求循環(huán)120次后自動停止工作并警鈴報警1．2I/O編址并畫出工作框圖1．3編程并調試1．4I/O端子接線圖第二章工藝過程機械手的全部動作由氣缸驅動，而氣缸則由相應的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈二位電磁閥控制。例如當下降電磁閥通電時，機械手下降；當下降電磁閥斷電時，機械手下降停止。只有當上升電磁閥通電時，機械手才上升；當上升電磁閥斷電時，機械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機械手的放松夾緊由一個單線圈二位電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當該線圈通電時，機械手夾緊，該線圈斷電時，機械手放松。當機械手右移到位并準備下降時，為了確保安全，必須在右工作臺上無工作時才允許機械手下降。也就是說，若上一次搬運到右工作臺上的工件尚未搬走時，機械手應自動停止下降。機械手的動作過程分解圖3所示。從原點開始，按下起動按鈕時，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關，下降電磁閥斷電，機械手下降停止；同時接通夾緊電磁閥，機械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通右移電磁閥，機械手右移。右移到位時，碰到右限位開關，右移電磁閥斷電，機械手右移停止。若此時工作臺上無工件，則光電開關接通，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關，下降電磁閥斷電，機械手下降停止；同時夾緊電磁閥斷電；機械手放松，放松后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通左移電磁閥，機械手左移。左移到原點時，碰到左限位開關，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機械手經(jīng)過8步動作完成了一個周期。圖3機械手動作過程分解圖機械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式又分為步進、單周期和連續(xù)操作方式。手動操作：用按鈕對機械手的每一步運動單獨進行操作控制。例如，當選擇上下運動時，按下啟動按鈕，機械手下降；按下停止按鈕，機械手上升。當選擇左右運動時，上下啟動按鈕，機械手右移；按下停止按鈕，機械手左移。當選擇夾緊放松運動時，按下啟動按鈕，機械手夾緊；按下停止按鈕，機械手放松。步進操作：每按一次啟動按鈕，機械手完成一次動作后自動停止。單周期操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手自動完成一個周期的動作后停止。連續(xù)操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手的動作將自動的、連續(xù)不斷的周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，則機械手將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點自動停止。第三章操作面板布置根據(jù)控制要求，需安排一些操作開關，并設計控制箱面板布置圖如圖4圖4操作面板布置圖圖4中，接通單操作方式。按加載選擇開關的位置，用啟動∕停止按鈕選擇加載操作，當加載選擇開關打到左∕右位置時，按下啟動按鈕，機械手右行；若按下停止按鈕，機械手左行。上述操作可用于使機械手回到原點。接通步進方式。機械手在原點時，按下啟動按鈕，向前操作一步；每按啟動按鈕一次，操作一次。接通單周期操作方式。機械手在原點時，按下啟動按鈕，自動操作一個周期。接通連續(xù)操作方式。機械手在原點時，按下啟動按鈕，連續(xù)執(zhí)行自動周期操作，當按下停止按鈕，機械手完成此周期后自動回到原點并不再動作。第四章輸入/輸出端子地址分配該機械手控制系統(tǒng)所采用的PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200CPU224，圖5是S7-200CPU224輸入/輸出端子地址分配圖。該機械手控制系統(tǒng)共使用了14個輸入點，6個輸出點。圖5機械手的輸入/輸出接線圖第五章程序規(guī)劃及編制為了在程序中安排機械手控制系統(tǒng)單操作、步進操作、自動操作等功能程序，規(guī)劃程序整體結構如圖6所示圖6機械手控制系統(tǒng)整體程序圖若選擇單操作工作方式，I0.7斷開，接著執(zhí)行單操作程序。單操作程序可以獨立于自動操作程序，可另行設計。在單周期工作方式下，可執(zhí)行自動操作程序。在步進工作方式下，執(zhí)行步進操作程序，按一下按鈕執(zhí)行一個動作，并按規(guī)定順序進行。在需要自動操作方式時，中間繼電器M1.0接通。步進工作方式，單操作工作方式和自動操作方式，都用同樣的輸出繼電器第六章單操作工作的程序如圖7是實現(xiàn)單操作工作的梯形圖程序圖7機械手單操作梯形圖為避免發(fā)生誤動作，插入了一些連鎖電路。例如，將加載開關扳到“左右”檔時，按下啟動按鈕，機械手右行；按下停止按鈕，機械手向左行。這兩個動作只有當機械手處在上限時才能執(zhí)行。將加載開關扳到“夾/松”檔，按下啟動按鈕，執(zhí)行夾緊動作；按下停止按鈕，松開。將加載開關扳到“上/下”檔，按下啟動按鈕，下降；按停止按鈕，上升。第七章自動操作程序如圖8是機械手自動操作功能圖，圖9是與之對應的梯形圖圖8自動操作順序功能圖圖9自動操作梯形圖PLC由STOP轉為RUN時，初始脈沖SM0.1對狀態(tài)進行初始復位。當機械手在原點時，將狀態(tài)繼電器S0.0置1，這是第一步。按下啟動按鈕后，置位狀態(tài)繼電器S0.1，同時將原工作狀態(tài)繼電器S0.0清零，輸出繼電器Q0.0得電，Q0.5復位，原點指示燈熄滅，執(zhí)行下降動作。當下降到底碰到下限位開關時，I0.1接通，將狀態(tài)繼電器S0.2置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.1清零，輸出繼電器S0.0復位，Q0.2置1，于是機械手停止下降，執(zhí)行夾緊動作；定時器T37開始計時，延時1.7s后，接通T37動合觸點將狀態(tài)繼電器S0.3置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.2清零，而輸出繼電器Q0.1得電，執(zhí)行上升動作。由于Q0.2已經(jīng)被置1，夾緊動作繼續(xù)執(zhí)行。當上升到上限位時，I0.2接通，將狀態(tài)繼電器S0.4置1，同時將繼電器S0.3清零，Q0.1失電，不再上升，而Q0.3得電，執(zhí)行右行動作。當右行至右限位時，I0.3接通，Q0.3失電，機械手右行停止，若此時I0.5接通，則將狀態(tài)繼電器S0.5置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.4清零，而Q0.0再次得電，執(zhí)行下降動作。當下降到底碰到下限位開關時，I0.1接通，將狀態(tài)繼電器S0.6置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.5清零，輸出繼電器Q0.0復位，Q0.2置1，于是機械手停止下降，執(zhí)行松開動作；定時器T38開始計時，延時1.5s后，接通T38動合觸點狀態(tài)繼電器S0.7置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.6清零，而輸出繼電器Q0.1再次得電，執(zhí)行上升動作。行至上限位置，I0.2接通，將狀態(tài)繼電器S1.0置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.7清零，Q0.1失電，停止上升而Q0.4得電，執(zhí)行左行動作。到達左限位，I0.4接通，將狀態(tài)繼電器S0.1清零。如果此工作狀態(tài)為連續(xù)工作狀態(tài)，M1.0置1，即將狀態(tài)繼電器S0.1置1，重復執(zhí)行自動程序。若為單周期操作方式，狀態(tài)繼電器S0.0置1，則機械手停在原點。在運行中，如按停止按鈕，機械手的動作執(zhí)行完當前一個周期后，回到原點自動停止。在運行中，PLC掉電，機械手動作停止。重新啟動時，先用手動操作將機械手移回原點，再按啟動按鈕，便可重新開始自動操作。步進動作是指按下啟動按鈕動作1次。步進動作功能圖與圖7相似，只是每步動作都需按1次啟動按鈕。步進操作所用的輸出繼電器，定時器與其他操作所用的輸出繼電器，定時器相同第八章PLC外圍端子接線圖圖10PLC外圍端子接線圖第九章總結本課程設計是在肖清老師的精心指導和嚴格要求下完成的。從在做設計以來，我不僅在專業(yè)上有了很大的進步，而且恩師的嚴謹治學態(tài)度、務實工作作風、高度的責任心，也使我受益非淺。在此，我要向肖清老師表示深深的敬意和衷心的感謝!在這三個星期的課程設計當中，第一個星期時收集課程設計的相關資料。起初拿到這個題目時。根本就不知如何下手，所有的資料都是從網(wǎng)上和書本上搜集的。在程序調試及圖形繪制中，遇到了不少的問題。最后在同學和老師的幫助下，這些問題都得到了解決。此外，作者在學習期間，還得到許多老師、同學、朋友的幫助，在此表示衷心的感謝!三年里有許多讓我感動的事和讓我感激的人。但由于時間的倉促和主客觀條件的限制我們只是做出模型做演示，當然這與真正的實物相比，在工藝上還有很大差距，盡管有些不太完美的地方，但我們已經(jīng)很努力了。最后祝愿老師們工作順利，身體健康！祝愿同學們學業(yè)有成，一切順利！參考文獻[1]肖清、王忠鋒.西門子PLC課程設計指導書.2009[2]袁任光.編程序控制器應用技術與實例.廣州.華南理工大學出版社.1997[3]康華光.電子技術基礎.高等教育出版社.2005[4]王兆安等.電力電子技術.北京：機械工業(yè)出版社，2003[5]胡壽松等.自動控制原理.北京：科學出版社，2004[6]孫亮等.自動控制原理.北京：北京工業(yè)大學出版社，2001[7]吳浩烈.電機及電力拖動基礎.重慶：重慶大學