基于plc畢業(yè)設(shè)計---基于plc的機械手的模擬

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　題 目： 基于PLC的機械手的模擬</p><p>　　系 別： 應(yīng)用工程系</p><p>　　專 業(yè)： 機電一體化技術(shù)</p><p>　　2011年 5月 20 日</p><p><b>

2、　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　2 設(shè)計目的和任務(wù)要求2</p><p>　　2.1 設(shè)計目的2</p><p>　　2.2 設(shè)計任務(wù)2</p><p>　　3 機械手PLC控制的設(shè)計2</p><p

3、>　　3.1 根據(jù)工藝過程分析控制要求2</p><p>　　3.2 系統(tǒng)控制模板3</p><p>　　3.3 輸入/輸出設(shè)備及I/O分配4</p><p>　　3.4 PLC的選擇5</p><p>　　3.5 PLC程序設(shè)計5</p><p>　　4 設(shè)計體會與心得8</p>&l

4、t;p><b>　　參考文獻8</b></p><p><b>　　致謝9</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運機械手的應(yīng)用也逐漸普及。</p><p>　　機械手：mechan

5、ical hand，也被稱為自動手，auto hand</p><p>　　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，可以更好地節(jié)約能源和提高運輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的要求。因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。</p&g

6、t;<p>　　機械手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。</p><p>　　機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專

7、用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。</p><p>　　機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。機械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。</p&g

8、t;<p>　　就個人而言，希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對未來將從事的工作進行一次適應(yīng)訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。</p><p><b>　　設(shè)計目的和任務(wù)要求</b></p><p><b>　　設(shè)

9、計目的</b></p><p>　　通過實驗掌握PLC控制系統(tǒng)的硬件電路、程序的設(shè)計方法及對編程軟件的編輯和調(diào)試。</p><p>　　了解機械手的工作原理。</p><p>　　掌握順序控制設(shè)計法的方法和技巧。</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　機械手

10、的動作示意圖如圖2-1 所示。它是一個水平/垂直位移的機械設(shè)備，用來將工作由左工作臺搬到右工作臺。 圖2-1 機械手的工作示意圖 </p><p>　　機械手PLC控制的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)工藝過程分析控制要求</p><p>　　本實驗是將工件由A處傳送到B處的機械手，上升/下

11、降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。當(dāng)下降電磁閥通電時，機械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時，機械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時，機械手才上升；當(dāng)上升電磁閥端電時，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。機械的放松/加緊由一個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，機械手加緊，該線圈斷電時，機械手放松。</p><p>　　當(dāng)機械手處于原點時（即左限位開關(guān)

12、SQ4和上限位開關(guān)SQ2合上），啟動以后，機械手移向A點，加緊工件，然后回到原位，移向B點，放下工件，再回到原位完成一次動作。機械手的動作過程如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 機械手的傳送工件系統(tǒng)示意圖</p><p>　　從原點開始，按下啟動按鈕時，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時接通夾緊電磁閥，機械手夾緊。夾緊后，上升

13、電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上位開關(guān)，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(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止。若此時右工作臺上無工作，則光電開關(guān)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(guān)，下降電磁閥斷電，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(guān)，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

14、移到原點時，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機械手經(jīng)過八步動作完成一個周期，即為：</p><p>　　原位 下降 夾緊 上升 右移 </p><p>　　左移 上升 放松 下降</p><p><b>　　系

15、統(tǒng)控制模板</b></p><p>　　機械手模擬控制系統(tǒng)的模擬示意面板圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 機械手模擬控制系統(tǒng)的模擬示意面板圖</p><p>　　輸入/輸出設(shè)備及I/O分配</p><p>　　1.輸入設(shè)備--------用以生產(chǎn)輸入控制信號。</p><p>　　本設(shè)計中應(yīng)

16、包括：啟動開關(guān)，其上限、下限、左限、右限的位置限位開關(guān)（實驗中由手動的紐扣開關(guān)代替）。</p><p>　　2.輸出設(shè)備—由PLC的輸出信號驅(qū)動的執(zhí)行元件。</p><p>　　本設(shè)計中應(yīng)包括下降電磁閥、上升電磁閥、右移電磁閥、左移電磁閥、夾緊電磁閥（實驗中由LED顯示燈代替）、原點指示燈。</p><p>　　各輸入/輸出設(shè)備的配置如圖3-1所示。</p&g

17、t;<p>　　3.機械手模擬控制系統(tǒng)的輸入/輸出分配表如3-1所示。</p><p>　　表3-1 機械手模擬控制系統(tǒng)的I/O分配表</p><p>　　根據(jù)所確定的用戶輸入設(shè)備及輸出設(shè)備，可畫出PLC的I/O連接圖，如圖3-3所示。由圖可見，PLC共需要5點輸入，6點輸出。</p><p>　　主機模塊的COM接主機模塊輸入端的COM0和輸出端的C

18、OM1、COM2、COM3；主機模塊的24+、COM分別接在實驗單元的V+，COM。</p><p>　　圖3-3 機械手模擬控制系統(tǒng)的I/O接線圖</p><p><b>　　PLC的選擇</b></p><p>　　該機械手的控制為純開關(guān)量控制，且所要的I/O點數(shù)不多，因此選擇一般小型抵擋機即可。</p><p>　

19、　該控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的是步進控制，可以用一般PLC所具有的移位寄存器和移位指令來編程，但若選擇具有步進指令功能或鼓型控制器功能的PLC，則實現(xiàn)步進控制就更加方便了。</p><p>　　由于所要的I/O點數(shù)為5/6點，考慮到機械手操作的工藝固定，PLC的I/O點基本上可不留裕量。根據(jù)資料的機型，故選擇三菱 FX1N-40MR機型。（需要比較價格，同時考慮使用維修方便等因素，使之更加經(jīng)濟合理。）</p>

20、<p><b>　　PLC程序設(shè)計</b></p><p>　　一、機械手動作的模擬程序梯形圖如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 機械手動作的模擬程序梯形圖</p><p><b>　　程序分析：</b></p><p>　　（1）X002和X004接通時，上限位和左限位閉合

21、，機械手在遠點位置。M100置“1”常開接點接通，使得Y005接通，原點指示燈亮。</p><p>　?。?）這時按下手動按鈕SB1，使得位左移SFTL指令【SFTL M100 M101 K9 K1】執(zhí)行。</p><p>　　M100：源位元件起始地址，只能是位元件（X，Y，M，S） </p><p>　　M101：目標位元件起始地址，只能是位元件（Y，M，S）

22、 </p><p>　　K9：目標位元件個數(shù)，只能是數(shù)值 </p><p>　　K1：移動的個數(shù)，只能是數(shù)值 </p><p>　　在這里的SFTL M100 M101 K9 K1 --K9為目標元件個數(shù)，K1表示一次移動1位，這里指M100的值傳給M101，使得M101置“1”M100置“0”，依次傳到M109形成一個循環(huán)直到同時復(fù)位。</p>&l

23、t;p>　　M101接通下降指示燈Y000亮。當(dāng)碰到下限為開關(guān)使X001接點接通，把M101的值傳給M102，使得M102接通執(zhí)行指令【SET M200】（把M200置“1”）和時間繼電器T0。經(jīng)過1.7秒后，時間繼電器T0延時閉合常開接點接通，把M102的值傳給M103，接通上升指示燈Y002。碰到上限開關(guān)使X002接點接通，把M103的值傳給M104，接通右移指示燈Y003。碰到右限位開關(guān)使X003接點接通，把M104的值傳給

24、M105，接通下移指示燈Y000。碰到下限位開關(guān)使X001接點接通，把M105的值傳給M106，執(zhí)行指令【RST M200】（把M200置“0”）和時間繼電器T1。過1.5秒后，時間繼電器T1延時閉合常開接點接通，把M106的值傳給M107，接通上升指示燈Y002。碰到上限開關(guān)使X002接點接通，把M107的值傳給M108，接通左移指示燈Y004。碰到左限位開關(guān)使X004接點接通，把M108的值傳給M109，使M109的置為“1”執(zhí)行指

25、令【ZRST M101 M109】，使得復(fù)位M101開始到M109結(jié)束。</p><p>　　手動按鈕SB1斷開，執(zhí)行指令【ZRST M101 M109】和【RST M200】，結(jié)束程序。</p><p>　　設(shè)計機械手動作三位置動作模擬，如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 三位置機械手的傳送示意圖</p><p>　　從原點開始

26、，按下啟動按鈕，下降電池閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電池閥斷電，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。上升到頂點時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，停止上升；同時接通右移電磁閥，機械手右移。右移到位時，碰到中限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止。下降電磁閥通電機械手下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，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

27、電，機械手上升。上升到頂點時，碰到上限位開關(guān)，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(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止；同時延時開關(guān)延時閉合，機械手停止運動。延時開關(guān)閉合；同時接通左移電磁閥，機械手左移。左移到位時，碰到中限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。下降電磁閥通電機械手下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時夾緊電磁閥通電，機械手加緊。加緊后，上升電磁閥通電，機械手上

28、升。上升到頂點時，碰到上限位開關(guān)，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</p><p>　　圖3-6 三位置機械手動作的模擬程序梯形圖</p><p><b>　　設(shè)計體會與心得</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運用所學(xué)過的基本理

29、論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。</p><p><b>　　其主要目的：</b></p><p>　　一、 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。 </p><p>　　二、 培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的

30、設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。</p><p>　　三、 培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。</p><p>　　四、 培養(yǎng)學(xué)生進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。</p><p><b

31、>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 陳立定,吳玉香,蘇開才編.電氣控制與可編程控制器.華南理工大學(xué)出版社.2001.</p><p>　　[2] 魏斌，孫健編.可編程控制器實驗與實訓(xùn)教程.中國水利水電出版社.2009. </p><p>　　[3] 高勤，田培成編.可編程控制器原理及應(yīng)用（三菱機型）.電子工業(yè)出版社.2009

32、.</p><p>　　[4] 趙俊生等編.電氣控制與PLC技術(shù)項目化理論與實訓(xùn).電子工業(yè)出版社.2009.</p><p>　　[5] 劉艷梅，陳震，李一波等編著.三菱PLC基礎(chǔ)與系統(tǒng)設(shè)計.機械工業(yè)出版社.2009.</p><p>　　[6] 巫莉，黃江峰編.電氣控制與PLC應(yīng)用.中國電力出版社.2008.</p><p><

33、b>　　致謝</b></p><p>　　感謝我的導(dǎo)師**老師以及班主任丑幸榮老師對我學(xué)習(xí)中的細心照顧。他們嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。</p><p>　　感謝**等老師對我的教育培養(yǎng)，他們細心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向老師們深深的鞠上一躬。</p><p>　　感

34、謝我的同學(xué)們，不是他們的陪伴，我不會在這三年里過的那么愉快，我不會忘記班級里的同學(xué)朋友。非常感謝！</p><p>　　感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以為報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。</p><p>　　在設(shè)計即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到設(shè)計的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給予了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！</p&g