課程設(shè)計(jì)~基于fx2n_plc及組態(tài)王的氣動(dòng)機(jī)械手監(jiān)控

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目： 基于FX2N PLC及組態(tài)王的氣動(dòng)機(jī)械手監(jiān)控 </p><p>　　課 程： plc 課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 <

2、;/p><p>　　班 級(jí)： 測(cè)控0802 　 </p><p><b>　　總 目 錄</b></p><p>　　第一部分：任務(wù)書(shū) </p><p>　　第二部分：課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　第 一 部 分<

3、;/b></p><p><b>　　任</b></p><p><b>　　務(wù)</b></p><p><b>　　書(shū)</b></p><p>　　課題：基于FX2N PLC及組態(tài)王的氣動(dòng)機(jī)械手監(jiān)控</p><p><b>　　控制對(duì)象

4、及要求</b></p><p><b>　　1)概述</b></p><p>　　目前氣動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)控制中用得越來(lái)越普遍。氣動(dòng)機(jī)械手的任務(wù)大多數(shù)是搬運(yùn)物品或器件時(shí)快速、準(zhǔn)確。例如將傳送帶A上的物品搬至傳送帶B上，或把某元件(電阻、電容等)取來(lái)送至印刷線路板上，按規(guī)定的動(dòng)作和規(guī)律在運(yùn)行，如圖所示。氣動(dòng)機(jī)械手有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)若采用PLC來(lái)進(jìn)行控制，是比較方便的

5、。</p><p>　　2)工藝過(guò)程和控制要求 </p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)物品工作示意圖如下圖所示。傳送帶A為步進(jìn)式傳送，每當(dāng)機(jī)械手從傳送帶A上取走一個(gè)物品時(shí)，該傳送帶向前步進(jìn)一段距離，將使機(jī)械手在下一個(gè)工作循環(huán)取走物品。</p><p>　　原理圖中傳送帶A、B分別由三相異步電動(dòng)機(jī)M1、M2驅(qū)動(dòng)，機(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由氣動(dòng)閥 YV1、YV2控制，機(jī)械手的上、

6、下運(yùn)動(dòng)由氣動(dòng)閥YV3、YV4控制，機(jī)械手的夾緊與放松由氣動(dòng)閥YV5控制。</p><p>　　有關(guān)到位信號(hào)分別是：右旋到位行程開(kāi)關(guān)（狀態(tài)開(kāi)關(guān)）為SQ1，左旋到位行程開(kāi)關(guān)為SQ2，手臂上升到位行程開(kāi)關(guān)為SQ3，下降到位行程開(kāi)關(guān)為SQ4。</p><p>　　用PLC控制后，氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作要求如下：</p><p>　?。?）機(jī)械手在原始位置時(shí)（右旋到位）SQ1動(dòng)作，

7、按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手爪松開(kāi)，傳送帶B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手手臂開(kāi)始上升。</p><p>　　（2）機(jī)械手上升到上限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ3動(dòng)作，上升動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始左旋。</p><p>　?。?）機(jī)械手左旋到左限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ2動(dòng)作，左旋動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始下降。</p><p>　?。?）機(jī)械手下降到下限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ4動(dòng)作，下降動(dòng)作結(jié)束，傳送帶A啟動(dòng)。&l

8、t;/p><p>　　（5）傳送帶A向機(jī)械手方向前進(jìn)一個(gè)物品的距離后停止，機(jī)械手開(kāi)始抓物。</p><p>　?。?）機(jī)械手抓物，延時(shí)1s左右時(shí)間，機(jī)械手開(kāi)始上升。</p><p>　　（7）機(jī)械手上升到上限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ3動(dòng)作，上升動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始右旋。</p><p>　?。?）機(jī)械手右旋到右限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ1動(dòng)作，右旋動(dòng)作結(jié)束，

9、機(jī)械手開(kāi)始下降。</p><p>　?。?）機(jī)械手下降到下限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ4，動(dòng)作，機(jī)械手松開(kāi)，放下物品。</p><p>　?。?0）機(jī)械手放下物品經(jīng)過(guò)適當(dāng)延時(shí)，一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程完畢。周而復(fù)始，只到按下停止按鈕，循環(huán)結(jié)束停在初始位置。</p><p><b>　　2、實(shí)習(xí)要求</b></p><p>　　(1) 根

10、據(jù)實(shí)習(xí)任務(wù)的要求，進(jìn)行測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)。</p><p>　　（2）選擇PLC機(jī)型(FX2N系列)，進(jìn)行PLC的I/O分配。</p><p>　　(3) 根據(jù)控制要求繪制控制流程圖，設(shè)計(jì)梯形圖控制程序并加以說(shuō)明。</p><p>　　(4) 下載梯形圖程序至PLC，調(diào)試PLC控制程序。</p><p>　　(5) 用組態(tài)王軟件完成系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)并實(shí)

11、現(xiàn)基本監(jiān)控功能。</p><p>　　(6) 在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行上下位機(jī)聯(lián)機(jī)模擬調(diào)試，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)功能。</p><p>　?。?）整理資料及圖紙、寫(xiě)課程實(shí)習(xí)報(bào)告。</p><p>　　(8) 實(shí)習(xí)時(shí)間為一周半。</p><p><b>　　第 二 部 分</b></p><p><b>　　課&

12、lt;/b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　報(bào)</b></p><p><b>　　告</b

13、></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 plc簡(jiǎn)介…………………………………………………………（1）</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)………………………………………………（2）</p><p>　　第一節(jié) 課程設(shè)計(jì)的目和設(shè)計(jì)的任務(wù) ………………………………

14、…（2）</p><p>　　第二節(jié) 課程設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo) …………………………………（2）</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)總方案及原理框圖…………………………………………（3）</p><p>　　第一節(jié) 設(shè)計(jì)原理框圖……………………………………………………（3）</p><p>　　第二節(jié) 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)…………………………………

15、…………………（4）</p><p>　　各部分電路設(shè)計(jì) …………………………………………………（5） </p><p>　　第一節(jié) plc軟件編程……………………………………………………（5）</p><p>　　第二節(jié) 組態(tài)王……………………………………………………………（7）</p><p>　　電路安裝，調(diào)試步驟及方法，調(diào)試中遇到的問(wèn)

16、題及分析解決方法……………………………………………………………………………（8）</p><p>　　收獲與體會(huì)………………………………………………………（9）</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　plc簡(jiǎn)介</b></p><p>　　當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)

17、行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段,可編程邏輯控制器即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 </p><p><b>　　一、輸入采樣階段 </b></p><p>　　在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入

18、I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 </p><p>　　二、用戶程序執(zhí)行階段 </p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而

19、下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 </p><p>　　即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)

20、的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 </p><p>　　在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入

21、過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 </p><p><b>　　三、輸出刷新階段 </b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是可編程邏輯

22、控制器的真正輸出</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)</p><p>　　第一節(jié) 課程設(shè)計(jì)的目和設(shè)計(jì)的任務(wù)</p><p>　　(1)掌握plc編程軟件的使用</p><p>　　(2)掌握FX20的組成原理以及使用方法</p><p>　　第二節(jié) 課程設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo)</p><p

23、>　　(1) 根據(jù)實(shí)習(xí)任務(wù)的要求，進(jìn)行測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)。</p><p>　?。?）選擇PLC機(jī)型(FX2N系列)，進(jìn)行PLC的I/O分配。</p><p>　　(3) 根據(jù)控制要求繪制控制流程圖，設(shè)計(jì)梯形圖控制程序并加以說(shuō)明。</p><p>　　(4) 下載梯形圖程序至PLC，調(diào)試PLC控制程序。</p><p>　　(5) 用組態(tài)王軟件完

24、成系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基本監(jiān)控功能。</p><p>　　(6) 在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行上下位機(jī)聯(lián)機(jī)模擬調(diào)試，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)功能。</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)總方案及原理框圖</p><p>　　第一節(jié) 設(shè)計(jì)原理框圖</p><p>　　目前氣動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)控制中用得越來(lái)越普遍。氣動(dòng)機(jī)械手的任務(wù)大多數(shù)是搬運(yùn)物品或器件時(shí)快速、準(zhǔn)確。例如將傳送帶A上

25、的物品搬至傳送帶B上，或把某元件(電阻、電容等)取來(lái)送至印刷線路板上，按規(guī)定的動(dòng)作和規(guī)律在運(yùn)行，如圖所示。氣動(dòng)機(jī)械手有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)若采用PLC來(lái)進(jìn)行控制，是比較方便的。</p><p>　　2)工藝過(guò)程和控制要求 </p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)物品工作示意圖如下圖所示。傳送帶A為步進(jìn)式傳送，每當(dāng)機(jī)械手從傳送帶A上取走一個(gè)物品時(shí)，該傳送帶向前步進(jìn)一段距離，將使機(jī)械手在下一個(gè)工作循環(huán)取走物

26、品。</p><p>　　原理圖中傳送帶A、B分別由三相異步電動(dòng)機(jī)M1、M2驅(qū)動(dòng)，機(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由氣動(dòng)閥 YV1、YV2控制，機(jī)械手的上、下運(yùn)動(dòng)由氣動(dòng)閥YV3、YV4控制，機(jī)械手的夾緊與放松由氣動(dòng)閥YV5控制。</p><p>　　有關(guān)到位信號(hào)分別是：右旋到位行程開(kāi)關(guān)（狀態(tài)開(kāi)關(guān)）為SQ1，左旋到位行程開(kāi)關(guān)為SQ2，手臂上升到位行程開(kāi)關(guān)為SQ3，下降到位行程開(kāi)關(guān)為SQ4。</p>

27、;<p>　　第二節(jié) 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）機(jī)械手在原始位置時(shí)（右旋到位）SQ1動(dòng)作，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手爪松開(kāi)，傳送帶B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手手臂開(kāi)始上升。</p><p>　　（2）機(jī)械手上升到上限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ3動(dòng)作，上升動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始左旋。</p><p>　?。?）機(jī)械手左旋到左限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ2動(dòng)作，左旋動(dòng)作結(jié)束，

28、機(jī)械手開(kāi)始下降。</p><p>　　（4）機(jī)械手下降到下限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ4動(dòng)作，下降動(dòng)作結(jié)束，傳送帶A啟動(dòng)。</p><p>　　（5）傳送帶A向機(jī)械手方向前進(jìn)一個(gè)物品的距離后停止，機(jī)械手開(kāi)始抓物。</p><p>　?。?）機(jī)械手抓物，延時(shí)1s左右時(shí)間，機(jī)械手開(kāi)始上升。</p><p>　　（7）機(jī)械手上升到上限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ3動(dòng)

29、作，上升動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始右旋。</p><p>　　（8）機(jī)械手右旋到右限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ1動(dòng)作，右旋動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始下降。</p><p>　?。?）機(jī)械手下降到下限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)SQ4，動(dòng)作，機(jī)械手松開(kāi)，放下物品。</p><p>　?。?0）機(jī)械手放下物品經(jīng)過(guò)適當(dāng)延時(shí)，一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程完畢。周而復(fù)始，只到按下停止按鈕，循環(huán)結(jié)束停在初始位置。</

30、p><p>　　第四章 各部分電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一：plc軟件編程</b></p><p><b>　　二：組態(tài)王</b></p><p><b>　　第五章</b></p><p>　　電路安裝，調(diào)試步驟及方法，調(diào)試中遇到的問(wèn)題及分析解

31、決方法</p><p>　　(1)電路安裝：將軟件程序通過(guò)數(shù)據(jù)線輸出給FX2N實(shí)驗(yàn)箱。</p><p>　　(2)步驟：先將軟件下載給硬件，然后運(yùn)行運(yùn)行軟件程序，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)步驟的一步一步的完成。</p><p>　　(3)問(wèn)題，不能夠隨時(shí)的停止。</p><p>　　(4)解決方案：在程序開(kāi)始采用起保停電路，實(shí)現(xiàn)控制要求。</p

32、><p><b>　　第六章 收獲與體會(huì)</b></p><p>　　短短的一個(gè)半星期的課程設(shè)計(jì)時(shí)間讓我學(xué)會(huì)了很懂的知識(shí)和其他的東西。雖然每天要在那宿舍樓和遙遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)樓之間奔波著，每天站得腳快沒(méi)有知覺(jué)了，但是卻還是堅(jiān)持著在那里調(diào)試著，然而就在自己做出來(lái)的那一瞬間仿佛是什么疼痛都沒(méi)有了，充滿著的只有喜悅和激動(dòng)了。</p><p>　　在做的時(shí)候，遇到

33、了很多的問(wèn)題，甚至一些基本的知識(shí)也不會(huì)，有的翻書(shū)可以找到答案，但是不是所有的問(wèn)題都能夠在書(shū)上找到答案的，所以就想老師請(qǐng)教，問(wèn)一次不會(huì)就再問(wèn)第二次，直到自己明白為止，確實(shí)自己在這個(gè)反復(fù)的過(guò)程中學(xué)到了很多的知識(shí)。</p><p>　　我覺(jué)得自信心最重要了，在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，會(huì)遇到很多的棘手的問(wèn)題，比如波形不對(duì)，數(shù)據(jù)采集不到很大，這就需要我們能夠不受外界的影響，仔細(xì)地并且負(fù)責(zé)地查處自己的錯(cuò)誤，而不是隨便放松對(duì)自己的要

34、求，或者是蒙混過(guò)關(guān)。這樣就失去了這次課程設(shè)計(jì)的意義了。課程設(shè)計(jì)就是讓我們學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。這樣我們才能夠進(jìn)步，才能夠有所收獲，有所長(zhǎng)進(jìn)。</p><p>　　可能是因?yàn)闀r(shí)間或者課題的諸多問(wèn)題，這次的課程設(shè)計(jì)是以小組為單位的，我們的小組有5個(gè)人，平時(shí)我們就一起討論，并且提出問(wèn)題，一起解決，沒(méi)有把任務(wù)單單丟給一個(gè)人去做。只有大家齊心協(xié)力努力一起把程序畫(huà)出了，在接入硬件，最后通過(guò)調(diào)試，檢測(cè)得到最后的結(jié)果