plc機械手課程設計---機械手動作的模擬

1、<p>　　電氣控制與PLC課程設計</p><p>　　題 目 機械手動作的模擬</p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　班 級 </p><p>　　學

2、 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　起止日期 </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p>&

3、lt;p>　　在工業(yè)生產(chǎn)和其他領域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應用于柔性自動線。機械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。機械手是工業(yè)機器人的重要組成部分，在很

4、多情況下它就可以稱為工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。可編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)自動

5、控制裝置。本文應用三菱公司生產(chǎn)的可編程控制器FX系列PLC，實現(xiàn)機械手搬運控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器（PLC）控制功能。使該系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 設計目的及主要內(nèi)容3</p><p><b>　　1.1設計目的3</b></p><

6、;p>　　1.2.主要內(nèi)容3</p><p>　　第二章 氣動機械手的操作要求及功能3</p><p>　　2.1. 操作要求3</p><p>　　2.2 操作功能4</p><p>　　第三章 PLC及機械手的選擇和論證5</p><p><b>　　3.1 PLC5</b>

7、</p><p>　　3.1.1 PLC簡介5</p><p><b>　　3.2 機械手5</b></p><p>　　3.2.1 機械手簡介5</p><p>　　3.2.2 機械手的選擇6</p><p>　　第四章 硬件電路設計及描述6</p><p>　

8、　4.1 操作方式6</p><p>　　4.2 輸入與輸出分配表及I/O分配接線6</p><p>　　第五章 軟件電路設計及描述7</p><p>　　5.1 機械手的操作系統(tǒng)程序7</p><p>　　5.2 回原位程序8 </p><p>　　5.3 手動單步操作程序9</p><

9、;p>　　5.4 自動操作程序10</p><p>　　5.5 機械臂傳送系統(tǒng)梯形圖10</p><p>　　5.6 程序調(diào)試和模擬運行11</p><p>　　第六章 心得體會12</p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p>　　第一章 設計目的及主要內(nèi)容

10、</p><p><b>　　1.1設計目的</b></p><p>　　1、培養(yǎng)plc設計能力；2、擴展知識結(jié)構；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PLC的認識，以及它們在生活中廣泛應用。</p><p><b>　　1.2主要內(nèi)容</b></p>

11、<p>　　1.正確選用機械手和PLC類 2.繪制I/O分配 3.設計梯形圖 4.指令語句 5.模擬調(diào)試</p><p>　　第二章 氣動機械手的操作要求及功能</p><p><b>　　2.1操作要求</b></p><p>　　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?？刂埔鬄椋?

12、lt;/p><p>　　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；</p><p>　　2、上升、下降的電磁閥線圈分別為YV2、YV1；右行、左行的電磁閥線圈為YV3、YV4；</p><p>　　3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥YV5來實現(xiàn)，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；&l

13、t;/p><p>　　4、機械手的夾鉗的松開、夾緊通過延時1.7S實現(xiàn)；</p><p>　　5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4來實現(xiàn)；</p><p><b>　　2.2操作功能</b></p><p>　　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。</

14、p><p>　　1、手動工作方式時，用各按鈕的點動實現(xiàn)相應的動作；</p><p>　　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；</p><p>　　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；</p><p>　　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；</p>&l

15、t;p>　　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；</p><p>　　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；</p><p>　　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。</p><p>　　第三章 PLC及機械手的選擇和論

16、證</p><p><b>　　3.1 PLC</b></p><p>　　3.1.1 PLC簡介</p><p>　　可編程控制器（簡稱PLC）：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

17、各種類型的機械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　PLC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。可以預料：在工業(yè)控制領域中，PLC控制技術的應用必將形成世界潮流。</p><p><b>　　3.2 機械手</b></p><p>　　3.2.1機械手簡介</p><p>　　mechan

18、ical hand 也被稱為自動手，auto hand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。</p><p>　　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、傳動系統(tǒng)、

19、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。</p><p><b>　　1．執(zhí)行機構</b></p><p>　　機械手的執(zhí)行機構，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構，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。</p><p><b&g

20、t;　　2．傳動系統(tǒng)</b></p><p>　　執(zhí)行機構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。</p><p><b>　　3.控制系統(tǒng)</b></p><p>　　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

21、系統(tǒng)，只采用行程開關、繼電器、控制閥及電路便可實現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構按要求進行動作．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。</p><p>　　3.2.2機械手選擇</p><p>　　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。</p><p>　　第

22、四章 硬件電路設計及描述</p><p><b>　　4.1 操作方式</b></p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　

23、　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。</p><p>　　------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。</p><p>　　------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

24、止。</p><p>　　4.2 輸入和輸出點分配表及I/O分配接線</p><p>　　表1 機械臂傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表</p><p><b>　　圖2 PLC接線圖</b></p><p>　　第五章 軟件電路設計及描述</p><p>　　5.1機械手的操作系統(tǒng)程序</p

25、><p>　　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。</p><p><b>　　其原理是：</b></p><p>　　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)（CJ為一跳轉(zhuǎn)指令，如果CJ驅(qū)動，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動程序。

26、之后，由于X7常閉觸點，當執(zhí)行CJ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。</p><p><b>　　5.2 回原位程序</b></p><p>　　回原位程序如圖4所示。用S10~S12作回零操作元件。應注意，當用S10~S19作回零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復位前應使特殊

27、繼電器M8043置1。</p><p>　　5.3手動單步操作程序</p><p>　　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。</p><p>　　5.4 自動操作程序</p><p>　　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

28、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。</p><p>　　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S2

29、7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。</p><p>　　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。</p><p>　　5.5 機械臂傳送系統(tǒng)梯形圖</p><p>　　如圖7所示。圖中從第0行到第27行為

30、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。</p><p>　　回原位程序和自動操作程序。是用步進順控方式編程。在各步進順控末行，都以RET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。</p><p>　　5.6程序調(diào)試和模擬

31、運行</p><p>　?。?）程序檢驗：將編好的應用程序輸入編程器，經(jīng)過檢驗，改正編程語法和數(shù)據(jù)錯誤，再逐條搜索與所設計程序?qū)o誤后傳入CPU模塊RAM存儲器中。</p><p>　?。?）模擬信號：用模擬開關模擬輸入信號，開關的一端接相對應的輸入端點，另一端作為公共端，接在PLC輸入信號電源的負端（當要求輸入信號公共端為正電源時）。輸入程序后，扳動開關，接通或斷開輸入信號來模擬機械動作

32、，使檢測元件發(fā)生變化，并通過輸入、輸出端點的指示燈來觀察輸入、輸出端點的狀態(tài)變化。</p><p>　　（3）模擬運行：按狀態(tài)轉(zhuǎn)換表進行模擬運行。首先對照輸入信號狀態(tài)表，設置好原始狀態(tài)下所有輸入信號的狀態(tài)，再使PLC運行。按工步狀態(tài)再一個工作循環(huán)里逐步轉(zhuǎn)換，依次發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換主令信號，則系統(tǒng)將依次進行工步狀態(tài)轉(zhuǎn)換。每發(fā)出一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換主令信號，系統(tǒng)將結(jié)束一個工步狀態(tài)轉(zhuǎn)入下一個工步狀態(tài)。仔細觀察輸出端點指示燈，并與執(zhí)行

33、元件動作節(jié)拍表對照，看各輸出端點的狀態(tài)是否在每個工步狀態(tài)里都與執(zhí)行元件節(jié)拍表里的要求一致，如果一致則說明PLC應用程序設計正確，符合控制要求。這樣逐步檢查，以便都達到規(guī)定狀態(tài)。</p><p><b>　　第六章 心得體會</b></p><p>　　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1周的課程設計使我對plc設計過程有進一步了解，對plc產(chǎn)品的有關

34、的控制知識有了深刻的認識。</p><p>　　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，鞏固了專業(yè)基礎知識，培養(yǎng)了我綜合應用可編程控制器設計課程及其他課程的理論知識和應用生產(chǎn)實際知識解決工程實際

35、問題的能力，在設計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，為今后的學習和工作過程打下基礎。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】周惠文 《可編程控制器原理與應用》電子工業(yè)出版社 北京，2007.8</p><p>　　【2】涂明武 《可編程控制器原理與應用》 北京航空航天出版社 北京，2008.8</p&g