plc機(jī)械手操作控制裝置課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　PLC課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué)

2、號(hào)： </p><p>　　設(shè)計(jì)題目：plc機(jī)械手操作控制裝置課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言3</b></p><p>　　一 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容4</p><p>&

3、lt;b>　　1.1設(shè)計(jì)目的4</b></p><p>　　1.2.主要內(nèi)容4</p><p>　　二 氣動(dòng)機(jī)械手的操作要求及功能4</p><p>　　2.1.操作要求4</p><p><b>　　2.2操作功能5</b></p><p>　　三 PLC及機(jī)械手的選

4、擇和論證6</p><p><b>　　3.1PLC6</b></p><p>　　3.1.1 PLC簡(jiǎn)介6</p><p>　　3.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置6</p><p>　　3.1.3 PLC的選擇及論證. 7</p><p><b>　　3.2機(jī)械手7<

5、/b></p><p>　　3.2.1機(jī)械手簡(jiǎn)介7</p><p>　　3.2.2機(jī)械手的選擇8</p><p>　　四 硬件電路設(shè)計(jì)及描述8</p><p><b>　　4.1操作方式8</b></p><p>　　4.2輸入與輸出分配表及I/O分配接線9</p>

6、<p>　　五 軟件電路設(shè)計(jì)及描述10</p><p>　　5.1機(jī)械手的操作系統(tǒng)程序10</p><p>　　5.2回原位程序10 </p><p>　　5.3手動(dòng)單步操作程序11</p><p>　　5.4自動(dòng)操作程序12</p><p>　　5.5機(jī)械臂傳送系統(tǒng)梯形圖12</p>

7、<p>　　5.6指令語句表13</p><p><b>　　六 心得體會(huì)15</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　大學(xué)四年的本科學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)環(huán)節(jié)

8、，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用PLC的技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC，是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC的功能也越來越強(qiáng)大，更多地具有計(jì)算機(jī)的功能，所以又簡(jiǎn)稱PC（PROGRA

9、MMABLE CONTROLLER），但是為了不和PERSONAL COMPUTER混淆，仍習(xí)慣稱為PLC。目前PLC已經(jīng)在智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面取得了很好的發(fā)展，并且現(xiàn)今已出現(xiàn)SOFTPLC，更是PLC領(lǐng)域無限的發(fā)展前景。本文主要通過氣動(dòng)機(jī)械臂的PLC控制來介紹PLC的具體應(yīng)用，讓我們更熟悉PLC，為今后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　機(jī)械手采用plc控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)。無論進(jìn)行時(shí)間控制還是

10、控制或混合控制，都可以通過設(shè)置plc的程序?qū)崿F(xiàn)?？梢愿鶕?jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序改變程序，是機(jī)械手通用性更好 。</p><p>　　采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好。阻力損失和泄露減少。不會(huì)污染環(huán)境，造價(jià)低。</p><p>　　一 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)目的</b>

11、;</p><p>　　1、培養(yǎng)plc設(shè)計(jì)能力；2、擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)；3、培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力；4、是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。通過本次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)自己對(duì)機(jī)械手和PLC的認(rèn)識(shí)，以及它們?cè)谏钪袕V泛應(yīng)用。</p><p><b>　　1.2主要內(nèi)容</b></p><p>　　1.正確選用機(jī)械手和PLC類 2.繪制I/O分配 3.設(shè)計(jì)梯形圖

12、4.指令語句 5.模擬調(diào)試</p><p>　　二 氣動(dòng)機(jī)械手的操作要求及功能</p><p><b>　　2.1操作要求</b></p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作示意圖如圖1所示，氣動(dòng)機(jī)械手的功能是將工件從A處移送到B處。控制要求為：</p><p>　　1、氣動(dòng)機(jī)械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來

13、實(shí)現(xiàn)，電磁閥線圈失電時(shí)能保持原來的狀態(tài)，必須驅(qū)動(dòng)反向的線圈才能反向運(yùn)動(dòng)；</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(jī)械手的夾鉗由單線圈電磁閥YV5來實(shí)現(xiàn)，線圈通電時(shí)夾緊工件，線圈斷電時(shí)松開工件；</p><p>　　4、機(jī)械手的夾鉗的松開、夾緊通過延時(shí)1.7S實(shí)現(xiàn)；<

14、/p><p>　　5、機(jī)械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4來實(shí)現(xiàn)；</p><p><b>　　2.2操作功能</b></p><p>　　機(jī)械手的操作面板如圖2所示。機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。</p><p>　　1、手動(dòng)工作方式時(shí)，用各按鈕的點(diǎn)動(dòng)實(shí)

15、現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作；</p><p>　　2、回原位工作方式時(shí)，按下“回原位”按鈕，則機(jī)械手自動(dòng)返回原位；</p><p>　　3、單步工作方式時(shí)，每按下一次啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手向前執(zhí)行一步；</p><p>　　4、單周期工作方式時(shí)，每按下一次啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手只運(yùn)行一個(gè)周期；</p><p>　　5、連續(xù)工作方式時(shí)，機(jī)械手在原位，只要按下啟動(dòng)安鈕，機(jī)

16、械手就會(huì)連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止安鈕；</p><p>　　6、傳送工件時(shí)，機(jī)械手必須升到最高點(diǎn)才能左右移動(dòng)，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn)行時(shí)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(shí)，機(jī)械手停止所有的操作。</p><p>　　三 PLC及機(jī)械手的選擇和論證</p><p><b>　　3.1 P

17、LC</b></p><p>　　3.1.1 PLC簡(jiǎn)介</p><p>　　可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）：是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　PL

18、C具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。</p><p>　　3.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置</p><p>　　一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對(duì)箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號(hào)，并按I/O點(diǎn)數(shù)

19、又有若干規(guī)格。對(duì)模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。</p><p>　　CPU：PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC至少有一個(gè)CPU。與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了

20、進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。</p><p>　　存儲(chǔ)器：可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　I/O模塊：PLC的對(duì)外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的。</p><p>　　電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，

21、其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。</p><p>　　PLC 的外部設(shè)備：外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類</p><p>　　1. 編程設(shè)備2. 監(jiān)控設(shè)備3. 存儲(chǔ)設(shè)備. 4. 輸入輸出設(shè)備.</

22、p><p>　　3.1.3 PLC選擇及論證</p><p>　　考慮到機(jī)械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用PLC作為核心控制器，各控制對(duì)象都必須在PLC的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，同時(shí)考慮到工作流程和造價(jià)。所以我們采用日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC(16點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出)。三菱FX2N系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是FX系列中最高檔次

23、的超小型程序裝置。性能規(guī)格：FX2N性能規(guī)格運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法 通過儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn)I/O控制方法 批次處理方法（當(dāng)執(zhí)行END指令時(shí)） I/O指令可以刷新運(yùn)轉(zhuǎn)處理時(shí)間 基本指令：0.08μs應(yīng)用指令：1.52至幾百微秒 ，指令編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進(jìn)梯形圖能生成SFC類型程序程式容量 8000步內(nèi)置 。</p><p><b>　　3.2 機(jī)械手</b></p>&

24、lt;p>　　3.2.1機(jī)械手簡(jiǎn)介</p><p>　　mechanical hand 也被稱為自動(dòng)手，auto hand能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。</p><p>　　機(jī)械手簡(jiǎn)述:機(jī)械手的

25、形式是多種多樣的，有的較為簡(jiǎn)單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。</p><p><b>　　1．執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機(jī)構(gòu)，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(dòng)作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進(jìn)行上下、左右和回轉(zhuǎn)動(dòng)作。

26、支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。</p><p><b>　　2．傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要由傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。常用機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)分機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)等幾種形式。</p><p><b>　　3.控制系統(tǒng)</b></p><p>　　機(jī)械手控制

27、系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)行動(dòng)作，簡(jiǎn)單的機(jī)械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實(shí)現(xiàn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求進(jìn)行動(dòng)作．動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則要采用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。</p><p>　　3.2.2機(jī)械手選擇</p><p>　　由于機(jī)械手是在搬運(yùn)中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手類型。此機(jī)械手易于操作

28、，性能可靠。并且根據(jù)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的是氣動(dòng)機(jī)械式。</p><p>　　四 硬件電路設(shè)計(jì)及描述</p><p><b>　　4.1 操作方式</b></p><p>　　設(shè)備的操作方式一般可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩大類，手動(dòng)操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)整，自動(dòng)操作方式用于設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　手動(dòng)操作方式----

29、--手動(dòng)操作：用單個(gè)按鈕接通或斷開各自對(duì)應(yīng)的負(fù)載。</p><p>　　------回原點(diǎn)：按下回原點(diǎn)按鈕，使設(shè)備自動(dòng)回歸到原點(diǎn)位置。</p><p>　　自動(dòng)操作方式------單步運(yùn)行：每按一次啟動(dòng)按鈕，設(shè)備前進(jìn)一個(gè)工步。</p><p>　　------單周期運(yùn)行：在原點(diǎn)位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行一個(gè)周期后停止原位；途中按下停止按鈕，設(shè)備停止運(yùn)行；再按下

30、啟動(dòng)按鈕時(shí)，設(shè)備從斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行，直到原位停止。</p><p>　　-------連續(xù)運(yùn)行：在原點(diǎn)位置按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備按既定工序連續(xù)反復(fù)運(yùn)行。中途按下停止按鈕，設(shè)備運(yùn)行到原位停止。</p><p>　　4.2 輸入和輸出點(diǎn)分配表及I/O分配接線</p><p>　　表1 機(jī)械臂傳送系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表</p><p>　　I/O分配

31、及接線圖I</p><p>　　五 軟件電路設(shè)計(jì)及描述</p><p>　　5.1機(jī)械手的操作系統(tǒng)程序</p><p>　　操作系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序，手動(dòng)單步操作程序和自動(dòng)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(diǎn)，X16接通，

32、系統(tǒng)自動(dòng)回原點(diǎn)，Y5驅(qū)動(dòng)指示燈亮。再把旋鈕置于手動(dòng)，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(dòng)，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動(dòng)程序。之后，由于X7常閉觸點(diǎn)，當(dāng)執(zhí)行CJ指令時(shí)，跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動(dòng)位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開）則程序執(zhí)行時(shí)跳過手動(dòng)程序，直接執(zhí)行自動(dòng)程序。</p><p><b>　　5.2 回原位程序</b><

33、/p><p>　　回原位程序如圖4所示。用S10~S12作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用S10~S19作回零操作時(shí)，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1。</p><p>　　5.3手動(dòng)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(hù)。</p><p>　　5.4 自動(dòng)操作程序</

34、p><p>　　自動(dòng)操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見圖6所示。當(dāng)機(jī)械臂處于原位時(shí)，按啟動(dòng)X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，驅(qū)動(dòng)下降Y0，當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位使行程開關(guān)X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，而S20自動(dòng)復(fù)位。S21驅(qū)動(dòng)Y1置位，延時(shí)1秒，以使電磁力達(dá)到最大夾緊力。當(dāng)T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，驅(qū)動(dòng)Y2上升，當(dāng)上升到達(dá)最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23。S23驅(qū)動(dòng)Y3右移。</p><p>　　移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)

35、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(shí)1秒。延時(shí)時(shí)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S27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(dòng)作。</p><p>　　在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時(shí)注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動(dòng)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(jìn)順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀

36、性較強(qiáng)。</p><p>　　5.5 機(jī)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行為回原位狀態(tài)程序。從第28行到第66行，為手動(dòng)單步操作程序。從第67行到第129行為自動(dòng)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(yùn)行的。</p><p>　　回原位程序和自動(dòng)操作程序。是用步進(jìn)順控方式編程。在各步進(jìn)順控末行，都以RET結(jié)束本

37、步進(jìn)順控程序塊。但兩者又有不同?；卦怀绦虿荒茏詣?dòng)返回初始態(tài)S1。而自動(dòng)操作程序能自動(dòng)返回初態(tài)S2。</p><p><b>　　5.6指令語句表</b></p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　可編程控制器課程設(shè)計(jì)是課程當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過了2周的課程設(shè)計(jì)使我對(duì)plc設(shè)計(jì)過程有進(jìn)一步了解，對(duì)p

38、lc產(chǎn)品的有關(guān)的控制知識(shí)有了深刻的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　因?yàn)槔碚撝R(shí)學(xué)的不牢固，在設(shè)計(jì)遇到了不少問題，通過理論與實(shí)際的結(jié)合，進(jìn)一步提高觀察、分析和解決問題的實(shí)際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，把理論運(yùn)用于實(shí)際，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。通過此次設(shè)計(jì)過程，鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用可編程控制器設(shè)計(jì)課程及其他課程的理論知識(shí)和應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知

39、識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，在設(shè)計(jì)的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神，為今后的學(xué)習(xí)和工作過程打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《可編程控制器原理與應(yīng)用》 主編：周惠文 電子工業(yè)出版社 北京，2007.8</p><p>　　《可編程控制器原理與應(yīng)用》 主編：涂明武 北京航空航天出版社 北京，2008.8