機(jī)械手plc課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　2 機(jī)械手工作過程及控制要求</p><p>　　2.1 機(jī)械手的工作過程</p><p>　　2.2機(jī)械手的控制要求</p><p>　　3 機(jī)械手的系

2、統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　3.1PLC的選擇</b></p><p>　　3.2熱繼電器的選擇</p><p><b>　　3.3熔斷器的選擇</b></p><p><b>　　3.4主電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>

3、;　　3.5輸入輸出點(diǎn)的地址分配</p><p>　　3.6機(jī)械手程序設(shè)計(jì)（見附錄）</p><p><b>　　4總結(jié)</b></p><p><b>　　5 參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>

4、;　　1 課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　機(jī)械手采用PLC控制技術(shù)，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求綜合運(yùn)用了PLC技術(shù)，編程軟件，機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，為機(jī)械手在實(shí)際應(yīng)用中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供借鑒。</p><p>　　根據(jù)工業(yè)機(jī)械手常規(guī)操作運(yùn)行的特點(diǎn)畫出時序圖，根據(jù)畫出的時序圖以及各種綜合情況選擇PLC 型號，進(jìn)行

5、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)PLC硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源并畫出工業(yè)機(jī)械手自動控制裝置的硬件系統(tǒng)圖。</p><p>　　根據(jù)工業(yè)機(jī)械手的運(yùn)行特點(diǎn)和要求利用所學(xué)的PLC的基本指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的PLC硬件系統(tǒng)圖進(jìn)行接線，利用STEP-Micro/WIN32編程軟件將程序輸入到PLC進(jìn)行上機(jī)操作，直至調(diào)試正確。</p><p>　　通過編程及調(diào)試程序，

6、了解掌握S7-200PLC的硬件構(gòu)成及使用方法，摸索并積累編程的技巧經(jīng)驗(yàn)，在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題。</p><p>　　2 機(jī)械手工作過程及控制要求</p><p>　　2.1 機(jī)械手的工作過程</p><p>　　該機(jī)械手是一個水平、垂直位移的機(jī)械設(shè)備，其操作是將做工作臺搬運(yùn)到又工作臺，由光耦合器VLC來檢測左工作臺有無工件。有工件才搬運(yùn)，即使按

7、下啟動按鈕，若檢測到左工作臺上無工件，系統(tǒng)也不能啟動。圖1是這種機(jī)械手的動作示意，其過程并不復(fù)雜，共6個動作，分3組，即上升、下降、左移、右移和放松加緊。</p><p>　　圖1 機(jī)械手的動作示意圖</p><p>　　機(jī)械手全部動作由氣缸驅(qū)動，而氣缸又由一、相應(yīng)的電磁閥控制;左移和右移分別有左移電磁閥和右移電磁閥控制，當(dāng)該線圈斷電時，機(jī)械手放松如圖2所示。</p>&l

8、t;p>　　圖2 機(jī)械手動作的流程圖</p><p>　　2.2 機(jī)械手的控制要求</p><p>　　第一步是當(dāng)工作臺A上有工件出現(xiàn)時（可以由光藕合器VLC檢測到，當(dāng)檢測到有工件時，VLC），機(jī)械手開始下降。當(dāng)機(jī)械手下降到位時（可以由限位開關(guān)檢測到，下降到位），機(jī)械手停止下降，第一步結(jié)束。</p><p>　　第二步是機(jī)械手在最低位開始抓緊工件，約10s抓住

9、、抓緊，第二步結(jié)束。</p><p>　　第三步是機(jī)械手夾緊工件上升。當(dāng)機(jī)械手上升到位時（可以由限位開關(guān)檢測到，當(dāng)上升到位時，I0.2=1），機(jī)械手停止上升，第三步結(jié)束。</p><p>　　第四步是機(jī)械手夾緊工件右移。當(dāng)機(jī)械手右移到位時（可以由限位開關(guān)檢測到，當(dāng)右移到位時，I0. 3=1），機(jī)械手停止右移，第四步結(jié)束。</p><p>　　第五步是機(jī)械手在最右位開

10、始下降。當(dāng)機(jī)械手下降到工作臺B到位時（可以由限位開關(guān)檢測到，當(dāng)下降到位時，I0. 1=1），機(jī)械手停止下降，第五步結(jié)束。</p><p>　　第六步是機(jī)械手開始放松工件，所需時間約為10s ，10s之后放開工件，第六步結(jié)束。</p><p>　　第七步是機(jī)械手開始上升。機(jī)械手上升到位時（可以由限位開關(guān)檢測到，當(dāng)上升到位時，I0. 2=1），停止上升，第七步結(jié)束。</p>&l

11、t;p>　　第八步是機(jī)械手在高位開始左移，當(dāng)左移到位時（可以由限位開關(guān)檢到，左移到位時，I0. 4=1），機(jī)械手停止左移，第八步結(jié)束。機(jī)械手工作一個周期完成。等待工件在工作臺A上出現(xiàn)轉(zhuǎn)到第一步。</p><p><b>　　2.3.工作過程</b></p><p>　　按照設(shè)計(jì)要求機(jī)械手的工作均由電機(jī)驅(qū)動，它的上升、下降、左移、右移都是有電機(jī)驅(qū)動來完成的。<

12、;/p><p>　　機(jī)械手的初始位置停在原點(diǎn)，按下啟動后按扭后，機(jī)械手將下降→加緊工件→上升→右移→再下降→放松工件→在上升→左移總共八個動作，也就是一個工作周期。機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動作轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的，而加緊、放松動作的轉(zhuǎn)換是由時間來控制的。</p><p>　　為了確保安全，機(jī)械手右移到位后，必須在右工作臺上無工件時才能下降，若上次搬到右工作臺上的工件尚未移走

13、，機(jī)械手應(yīng)自動暫停，直到工件移走為止，否則等待。為此設(shè)置了一個光電開關(guān)，以檢測“無工件”信號。</p><p>　　3 機(jī)械手的系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 PLC的選擇</p><p>　　從控制方式選擇上需要3個啟動按鈕，分別完成自動方式I0.0、單動方式I0.5的啟動，還需要一個停止按鈕I1.4用來處理現(xiàn)在任何情況下的停止運(yùn)行。機(jī)械手運(yùn)行的限位開關(guān)有

14、4個，高位限位開關(guān)I0.2、低位限位開關(guān)I0.1、左位限位開關(guān)I0.4和右位限位開關(guān)I0.3。手動控制輸入信號由5個按鈕組成，下降按鈕I0.6、上升按鈕I1.0、夾緊按鈕I0.7、左移按鈕I1.2和右移按鈕I1.1。工作臺A上有工件檢測光耦合器VLC的輸入信號。</p><p>　　輸出信號有機(jī)械手下驅(qū)動信號Q0.0、上升驅(qū)動信號Q0.2、右移驅(qū)動信號Q0.4、左移驅(qū)動信號Q0.3和機(jī)械手夾緊驅(qū)動信號Q0.1，共

15、有5個輸出信號。</p><p>　　可選擇S7-200系列的CPU224就可以滿足要求。</p><p>　　3.2熱繼電器的選擇</p><p>　　3.2.1熱繼電器的型選擇：</p><p>　　一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱電器繼電器，但當(dāng)三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動機(jī)，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形接線

16、的電動機(jī)，應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。</p><p>　　3.2.2熱繼電器額定電流的選擇：</p><p>　　當(dāng)電動機(jī)啟動電流為其額定電流的6倍及啟動時間不超過6S時，就可按電動機(jī)的額定電流選取熱繼電器；當(dāng)電動機(jī)的啟動時間較長、拖動沖擊性負(fù)載或不答應(yīng)停車時，熱繼電器的額定電流調(diào)節(jié)到電動機(jī)額定電流的1.1~1.15倍。</p><p>　　綜上所述，選擇NR

17、3-45 0.32-21A熱繼電器、NR2-25G/Z 0.1-10A熱繼電器、NR3-25 0.1-8.5A熱繼電器。</p><p><b>　　3.3熔斷器的選擇</b></p><p>　　3.3.1 熔斷器的類型選擇</p><p>　　選擇熔斷器時類型時，主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小。對大容量的照明線路和電動機(jī)，除過載保護(hù)

18、以外，還應(yīng)考慮短路時分?jǐn)嚯娐冯娐返哪芰ΑＨ舳搪冯娏鬏^小時，可采用熔體為錫質(zhì)的或熔體為鋅質(zhì)的熔斷器。用于車間低壓供電線路的保護(hù)熔斷器，一般是考慮短路時的分?jǐn)嗄芰Α?lt;/p><p>　　3.3.2熔斷器額定電流的選擇</p><p>　　用于保護(hù)多臺電動機(jī)的熔斷器，在出現(xiàn)尖峰電流時不應(yīng)熔斷。通常將其中容量最大的一臺電動機(jī)啟動，而其余電動機(jī)正常運(yùn)行時出現(xiàn)的電流作為其尖峰電流。為此熔體的額定電流應(yīng)

19、滿足關(guān)系式，為熔體的額定電流，為負(fù)責(zé)的額定電流。</p><p>　　綜上所述，選擇KS8/380~690V /16A熔斷器或者KG8/380~690V /16A。</p><p><b>　　3.4主電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　啟動時首先要和上自動開關(guān)QA0，主電路引入三相電源。本次設(shè)計(jì)中所用電動機(jī)均為小容量的，故可直接啟動，熔斷

20、器FA完成主電路的短路保護(hù)，熱繼電器BB完成過載保護(hù)，QA接觸器實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)。</p><p>　　3.5輸入輸出點(diǎn)的地址分配</p><p><b>　　輸入輸出地址分配</b></p><p>　　3.6機(jī)械手程序設(shè)計(jì)（見附錄）</p><p><b>　　4 總結(jié)</b></p>

21、<p>　　機(jī)械手的控制對于很多場合需求很大，不論是機(jī)床使用的小型系統(tǒng)還是流水線上的這類設(shè)備，其基本動作要求類似，所以控制的實(shí)現(xiàn)也可以相互借鑒。</p><p>　　對于控制程序的編寫，是一種實(shí)現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實(shí)現(xiàn)這樣的控制，針對所用的具體系統(tǒng)的情況，可以選用不同的方法來編寫程序。</p><p>　　機(jī)械手高效的工作效率，準(zhǔn)確的定位精度，以及簡單的

22、結(jié)構(gòu)及控制方式是人手不能替代的，機(jī)械手的使用也將越來越廣泛。</p><p>　　機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動作，按預(yù)定的程序軌跡極其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取，搬運(yùn)工件或操做工具的自動化裝置。在我國由于大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作，因而通常把工業(yè)機(jī)器人稱做操作機(jī)械手。</p><p>　　隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械手的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，其技術(shù)性能也在不斷提高。在

23、國內(nèi)，應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人特別是示教再現(xiàn)性機(jī)器人不斷增多，而且計(jì)算機(jī)控制的也有所應(yīng)用。在國外應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人多為示教再現(xiàn)型機(jī)器人，而且計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人占有相當(dāng)比例。帶有“觸覺”，“視覺”等感覺的“智能機(jī)器人”正處于研制開發(fā)階段。帶有一定智能的工業(yè)機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展方向。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　

24、肖俊明 楊漣 陳玉國. 工廠電氣及PLC課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 中原工學(xué)院電子信息學(xué)院，2012.5</p><p>　　王永華 陳玉國. 現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)運(yùn)技術(shù). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.9</p><p>　　廖常初. PLC編程及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.7</p><p>　　陳立定. 電氣控制與可編程控制器. 華南理工大學(xué)出版

25、社，2001</p><p>　　于慶廣. 可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，2004.4</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　機(jī)械手主電路</b></p><p><b>　　機(jī)械手</b></p><p

26、>　　Network 1 // 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題</p><p><b>　　// 單周期/循環(huán)</b></p><p>　　LD I0.0</p><p>　　O M0.0</p><p>　　O M2.0</p><p>　　AN I0.5</p>

27、<p>　　AN M2.5</p><p>　　= M0.0</p><p>　　Network 2 </p><p><b>　　// 置位初始狀態(tài)</b></p><p>　　LD SM0.1</p><p>　　S S0.0, 1</p

28、><p>　　Network 3 </p><p>　　LSCR S0.0</p><p>　　Network 4 </p><p><b>　　// 原位指示燈</b></p><p>　　LD I0.2</p><p>　　A I0.4</p&g

29、t;<p>　　AN Q0.1</p><p>　　= Q0.5</p><p>　　Network 5 </p><p><b>　　// 啟動/轉(zhuǎn)移</b></p><p>　　LD I0.0</p><p>　　O M2.0</p>

30、;<p>　　SCRT S0.1</p><p>　　Network 6 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network 7 </p><p>　　LSCR S0.1</p><p>　　Network 8 </p><

31、p><b>　　// 下行</b></p><p>　　LDN I0.1</p><p>　　AN I1.3</p><p>　　AN M2.6</p><p>　　= M1.0</p><p>　　Network 9 </p><p>

32、;<b>　　// 下限/轉(zhuǎn)移</b></p><p>　　LD I0.1</p><p>　　SCRT S0.2</p><p>　　Network 10 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network 11 </p&g

33、t;<p>　　LSCR S0.2</p><p>　　Network 12 </p><p><b>　　// 抓取/延時</b></p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　S Q0.1, 1</p><p>　　TON T37, 100

34、</p><p>　　A I1.4</p><p>　　R Q0.1, 1</p><p>　　Network 13 </p><p><b>　　// 延時轉(zhuǎn)移</b></p><p>　　LD T37</p><p>　　SCRT S0.

35、3</p><p>　　Network 14 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network 15 </p><p>　　LSCR S0.3</p><p>　　Network 16 </p><p><b>　　// 上行

36、</b></p><p>　　LDN I0.2</p><p>　　AN I1.3</p><p>　　AN M2.6</p><p>　　= M1.1</p><p>　　Network 17 </p><p><b>　　// 上限/轉(zhuǎn)移

37、</b></p><p>　　LD I0.2</p><p>　　SCRT S0.4</p><p>　　Network 18 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network 19 </p><p>　　LSCR

38、 S0.4</p><p>　　Network 20 </p><p><b>　　// 右行</b></p><p>　　LDN I0.3</p><p>　　AN I1.3</p><p>　　AN M2.6</p><p>　　= M

39、1.2</p><p>　　Network 21 </p><p><b>　　// 右限/轉(zhuǎn)移</b></p><p>　　LD I0.3</p><p>　　SCRT S1.0</p><p>　　Network 22 </p><p><b>　

40、　SCRE</b></p><p>　　Network 23 </p><p>　　LSCR S1.0</p><p>　　Network 24 </p><p><b>　　// 下行</b></p><p>　　LDN I0.1</p><p>　

41、　AN I1.3</p><p>　　AN M2.6</p><p>　　= M1.5</p><p>　　Network 25 </p><p><b>　　// 下限/轉(zhuǎn)移</b></p><p>　　LD I0.1</p><p>　

42、　SCRT S1.1</p><p>　　Network 26 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network 27 </p><p>　　LSCR S1.1</p><p>　　Network 28 </p><p><b

43、>　　// 松開/延時</b></p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　R Q0.1, 1</p><p>　　TON T38, 100</p><p>　　Network 29 </p><p><b>　　// 延時/轉(zhuǎn)移</b>&l

44、t;/p><p>　　LD T38</p><p>　　SCRT S1.2</p><p>　　Network 30 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network 31 </p><p>　　LSCR S1.2</p&

45、gt;<p>　　Network 32 </p><p><b>　　// 上行</b></p><p>　　LDN I0.2</p><p>　　AN I1.3</p><p>　　AN M2.6</p><p>　　= M1.6</p>

46、<p>　　Network 33 </p><p><b>　　// 上限/轉(zhuǎn)移</b></p><p>　　LD I0.2</p><p>　　SCRT S1.3</p><p>　　Network 34 </p><p><b>　　SCRE</b&g

47、t;</p><p>　　Network 35 </p><p>　　LSCR S1.3</p><p>　　Network 36 </p><p><b>　　// 自動左行</b></p><p>　　LDN I0.4</p><p>　　= Q0.

48、4</p><p>　　Network 37 </p><p>　　// 左限/單周期/循環(huán)</p><p>　　LD I0.4</p><p><b>　　LPS</b></p><p>　　A M0.0</p><p>　　SCRT S0.1<

49、;/p><p><b>　　LPP</b></p><p>　　AN M0.0</p><p>　　SCRT S0.0</p><p>　　Network 38 </p><p><b>　　SCRE</b></p><p>　　Network

50、 39 </p><p><b>　　// 自動下行輸出</b></p><p>　　LD M1.0</p><p>　　O M1.5</p><p>　　= Q0.0</p><p>　　Network 40 </p><p><b>

51、;　　// 自動上行輸出</b></p><p>　　LD M1.1</p><p>　　O M1.6</p><p>　　= Q0.2</p><p>　　Network 41 </p><p><b>　　// 自動右行輸出</b></p>

52、<p>　　LD M1.2</p><p>　　= Q0.3</p><p>　　Network 42 </p><p><b>　　// 手動下行輸出</b></p><p>　　LD I0.6</p><p>　　O M4.0</p>

53、<p>　　O Q0.0</p><p>　　AN I1.0</p><p>　　AN M4.1</p><p>　　= Q0.0</p><p>　　Network 43 </p><p><b>　　// 手動抓放輸出</b></p>

54、;<p>　　LD I0.7</p><p>　　O M3.1</p><p>　　O Q0.1</p><p>　　= Q0.1</p><p>　　Network 44 </p><p><b>　　// 手動右行輸出</b></p&g

55、t;<p>　　LD I1.1</p><p>　　O M4.3</p><p>　　O Q0.3</p><p>　　AN I1.2</p><p>　　AN M4.2</p><p>　　= Q0.3</p><p>　　N

56、etwork 45 </p><p><b>　　// 手動左行輸出</b></p><p>　　LD I1.2</p><p>　　O M4.2</p><p>　　O Q0.4</p><p>　　AN I1.1</p><p>　　

57、AN M4.3</p><p>　　= Q0.4</p><p>　　Network 46 </p><p><b>　　// 手動上行輸出</b></p><p>　　LD I1.0</p><p>　　O M4.1</p><p>　

58、　O Q0.2</p><p>　　AN I0.6</p><p>　　AN M4.0</p><p>　　= Q0.2</p><p>　　Network 47 </p><p>　　LD I1.4</p><p>　　O M2.7<