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文檔簡介
1、<p> 一、課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù):</p><p> 本課程是電氣工程及電氣自動(dòng)化專業(yè)在掌握所學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)課 專業(yè)課基礎(chǔ)上一 次叫全面的實(shí)習(xí)訓(xùn)練,通過完成一個(gè)具有較完善功能的設(shè)計(jì)課題,大到訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。其基本目的是:</p><p> 培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想,訓(xùn)練綜合運(yùn)用已學(xué)的理論和生產(chǎn)實(shí)習(xí)知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問題的能力,</p>
2、;<p> 學(xué)習(xí)工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)一個(gè)完整系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法,掌握運(yùn)用專業(yè)課、專業(yè)基礎(chǔ)課的知識(shí)解決自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方面常見實(shí)際問題的能力。</p><p> 進(jìn)行基本技能訓(xùn)練,如利用設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及使用仿真軟件、試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等。陪養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。</p><p><b> 二、設(shè)計(jì)方式</b></p><p&
3、gt; 1、根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的控制要求選擇系統(tǒng)方案和控制方式</p><p> 2、合理選擇元器件型號(hào),正確進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)和軟件調(diào)試。</p><p> 3完成電路設(shè)計(jì)、編寫完成實(shí)時(shí)控制程序或編寫完仿真程序。</p><p> 4調(diào)試和完成控制系統(tǒng),使之滿足控制要求。</p><p> 5編寫課程設(shè)計(jì)說明書。</p&g
4、t;<p> 三、機(jī)械手及其應(yīng)用 </p><p> 機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)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(dòng)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><b> 四、機(jī)械手的特點(diǎn):</b></p>&l
5、t;p> ?。?) 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng) 能代替人從事危險(xiǎn),有害的工作。在長時(shí)間工作對(duì)人體有害的場(chǎng)所,機(jī)械手不受影響,只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu),機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫,異常壓力和有害氣體,粉塵,放射線作用下,以及沖壓,滅等危險(xiǎn)環(huán)境中勝任工作。</p><p> ?。?) 機(jī)械手能持久,耐勞,可以把人從繁重單調(diào)的勞動(dòng)中解放出來,并能擴(kuò)大和延伸人的功能。<
6、;/p><p> ?。?) 由于機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確,因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量,同時(shí)又可以避免人為的操作錯(cuò)誤。</p><p> (4) 機(jī)械手特點(diǎn)是通過用工業(yè)機(jī)械手的通用性,靈活性好,能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的不斷變化,以滿足柔性生產(chǎn)的需要。</p><p> 因此采用機(jī)械手最明顯的特點(diǎn)是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。近年來,隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的
7、廣泛應(yīng)用,機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù),它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展,使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活,但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn),因此,機(jī)械手已受到許多部門的重視,并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。例如:在機(jī)床加工,裝配作業(yè),勞動(dòng)條件差,單調(diào)重復(fù)易于疲勞的工作環(huán)境以及在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作等。</p>&
8、lt;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
9、><b> 五、控制要求</b></p><p> 圖中為一個(gè)將工件由A處傳送到B處的機(jī)械手,上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁閥線圈通電,就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動(dòng)作,例如一旦下降的電磁閥線圈通電,機(jī)械手下降,即使線圈再斷電,仍保持現(xiàn)有的下降動(dòng)作狀態(tài),直到相反方向的線圈通電為止。另外,夾緊/放松由單線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成,線圈通電執(zhí)行夾緊動(dòng)作,
10、線圈斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。設(shè)備裝有上、下限位和左、右限位開關(guān),它的工作過程如圖所示,有八個(gè)動(dòng)作,即為:</p><p> 六、機(jī)械手動(dòng)作的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖:</p><p> 此面板中的啟動(dòng)、停止用動(dòng)斷按鈕來實(shí)現(xiàn),限位開關(guān)用鈕子開關(guān)來模擬,電磁閥和原位指示燈用發(fā)光二極管來模擬。</p><p> 七、輸入/輸出接線列表]</p><p>
11、 八、 工作過程分析:</p><p> 當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí),上升限位開關(guān)I0.2、左限位開關(guān)I0.4均處于接通(“1”狀態(tài)),移位寄存器數(shù)據(jù)輸入端接通,使M10.0置“1”,Q0.5線圈接通,原位指示燈亮。</p><p> 按下啟動(dòng)按鈕,SB1置“1”,產(chǎn)生移位信號(hào),M10.0的“1”態(tài)移至M101,下降閥輸出繼電器I0.0接通,執(zhí)行下降動(dòng)作,由于上升限位開關(guān)U0.2斷開,M10.
12、0置“0”,原位指示燈滅。</p><p> 當(dāng)下降到位時(shí),下限位開關(guān)SQ1接通,產(chǎn)生移位信號(hào),M10.0的“0”態(tài)移位到M10.1,下降閥Q0.0斷開,機(jī)械手停止下降,M10.1的“1”態(tài)移到M10.2,M20.0線圈接通,M20.0動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,夾緊電磁閥Q0.1接通,執(zhí)行夾緊動(dòng)作,同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T37,延時(shí)1.7秒。</p><p> 機(jī)械手夾緊工件后,T0動(dòng)合觸點(diǎn)接通,產(chǎn)生移位
13、信號(hào),使M10.3置“1”,“0”態(tài)移位至M102.,上升電磁閥YQ0.2接通,I0.1斷開,執(zhí)行上升動(dòng)作。由于使用S指令,M20.0線圈具有自保持功能,Q0.1保持接通,機(jī)械手繼續(xù)夾緊工件。</p><p> 當(dāng)上升到位時(shí),上限位開關(guān)I0.2接通,產(chǎn)生移位信號(hào),“0”態(tài)移位至M10.3,Q0.2線圈斷開,不再上升,同時(shí)移位信號(hào)使M10.4置“1”,Q0.4斷開,右移閥繼電器Q0.3接通,執(zhí)行右移動(dòng)作。<
14、/p><p> 待移至右限位開關(guān)動(dòng)作位置,I0.3動(dòng)合觸點(diǎn)接通,產(chǎn)生移位信號(hào),使M10.3的“0”態(tài)移位到M10.4,Q0.3線圈斷開,停止右移,同時(shí)M10.4的“1”態(tài)已移到M10.5,Q0.0線圈再次接通,執(zhí)行下降動(dòng)作。</p><p> 當(dāng)下降到使I0.1動(dòng)合觸點(diǎn)接通位置,產(chǎn)生移位信號(hào),“0”態(tài)移至M10.5,“1”態(tài)移至M10.6,Q0.0線圈斷開,停止下降,R指令使M20.0復(fù)位
15、,Q0.1線圈斷開,機(jī)械手松開工件;同時(shí)T38啟動(dòng)延時(shí)1.5秒,T1動(dòng)合觸點(diǎn)接通,產(chǎn)生移位信號(hào),使M10.6變?yōu)椤?”態(tài),M10.7為“1”態(tài),Q0.2線圈再度接通,I0.1斷開,機(jī)械手又上升,行至上限位置,I0.2觸點(diǎn)接通,M10.7變?yōu)椤?”態(tài),M11.2為“1”態(tài),I0.2線圈斷開,停止上升,Y004線圈接通,X003斷開,左移。</p><p> 到達(dá)左限位開關(guān)位置,X004觸點(diǎn)接通,M11.2變?yōu)椤?
16、”態(tài),M11.3為“1”態(tài),移位寄存器全部復(fù)位,Q0.4線圈斷開,機(jī)械手回到原位,由于I0.2、I0.4均接通,M10.0又被置“1”,完成一個(gè)工作周期。</p><p> 再次按下啟動(dòng)按鈕,將重復(fù)上述動(dòng)作。</p><p> 九、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟</p><p> 1、分析控制系統(tǒng)的要求,確定控制任務(wù):</p><p> 首先
17、分析機(jī)械手的控制功能,確定控制任務(wù)。</p><p> 2、選擇和確定用戶I/O設(shè)備:</p><p> 根據(jù)傳統(tǒng)控制線路,確定出PLC改造所需的各種輸入/輸出設(shè)備,即各種按鈕、開關(guān)、繼電器和接觸器等。</p><p> 3、PLC和相應(yīng)I/O模塊的選擇:</p><p> 統(tǒng)計(jì)所需I/O的個(gè)數(shù)和信號(hào)的類型,并考慮一定I/O的余量(1
18、0%~15%),選擇合適的PLC和相應(yīng)的I/O模塊。</p><p> 十、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p> ?。?)主電路的設(shè)計(jì);</p><p> ?。?)相關(guān)傳感器的選擇;</p><p> ?。?)確定出輸入、輸出信號(hào),畫出PLC的I/O接線圖;</p><p> 十一、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p&
19、gt;<p> ?。?)首先分別設(shè)計(jì)出機(jī)械手各部分的控制軟件梯形圖;</p><p> ?。?)整體控制軟件梯形圖設(shè)計(jì);</p><p><b> 十二、聯(lián)機(jī)調(diào)試;</b></p><p> 十三、PLC機(jī)械手接線圖</p><p> 十四、PLC程序編寫</p><p>&l
20、t;b> 主站程序:</b></p><p><b> 從站程序:</b></p><p><b> 十五、主從的建立</b></p><p><b> 十六、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p> 在這次兩個(gè)星期的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)過程中,當(dāng)剛拿到課題是
21、,對(duì)這次課題的實(shí)際內(nèi)容和方法還是很模糊,只能去圖書館,上網(wǎng),以及平時(shí)做的實(shí)驗(yàn)中找突破口,在經(jīng)過幾天的查找和學(xué)習(xí),對(duì)此次課題有了初步的設(shè)計(jì)思路和方法,接下來的幾天里,通過對(duì)資料的分析,有了初步的模塊,在PLC設(shè)計(jì)和應(yīng)用上也得到了一定的使用方法,接下來就是對(duì)程序的編寫,在平時(shí)的課堂上雖然老師都有講解,但真正到了應(yīng)用時(shí)還是存在很多的問題,再通過資料的輔助和老師的細(xì)心講解,知道了如何編程,如何設(shè)置主從,以及主從間的連接方式和使用方法,在借下來對(duì)
22、程序的調(diào)試過程中雖然出現(xiàn)的大大小小的一些問題,但都能夠自己找出原因并解決,我覺的這是這次課程設(shè)計(jì)的最好收獲,最終的成果基本符合設(shè)計(jì)要求,在書本,資料和老師的幫助下,即完成了這次設(shè)計(jì)同時(shí)也是一次很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),使這個(gè)學(xué)期的內(nèi)容得到鞏固,也學(xué)習(xí)了更多。</p><p><b> 十七、參考文獻(xiàn)</b></p><p> 《可編程序控制器與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)》
23、 陳忠華編著</p><p> 《PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用》 廖常初主編</p><p> 《可編程序控制器編程實(shí)戰(zhàn)與提高》 郭純生編輯
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