plc畢業(yè)課程設(shè)計(jì)--基于plc控制的機(jī)械手

1、<p><b>　　機(jī) 電 工 程 系</b></p><p>　　PLC 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　題目:基于PLC控制的機(jī)械手</p><p>　　__________________________________________________________</p><p>　　

2、專 業(yè)：機(jī)電一體化 </p><p>　　班 級(jí)：10機(jī)電 2班 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　姓 名： </p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　答辯日期：2012年 月

3、 日 </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　對(duì)所學(xué)的PLC知識(shí)的綜合應(yīng)用</p><p><b>　　提高自學(xué)能力</b></p><p>　　提高PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力</p><p>　　提高PLC程序的設(shè)計(jì)能力，特別是對(duì)步進(jìn)順

4、序控制編程方法的應(yīng)用</p><p>　　提高了PLC外部接線能力</p><p><b>　　課程設(shè)的任務(wù)</b></p><p><b>　　圖（1）</b></p><p>　　如圖（1）的機(jī)械手所示，它的工作任務(wù)是將B運(yùn)輸帶上的工件搬運(yùn)到A運(yùn)輸帶上。該機(jī)械手主要由能提供上下與左旋右旋的運(yùn)動(dòng)機(jī)

5、構(gòu)組成，工作過(guò)程如下：</p><p>　　機(jī)械手位于初始位置（壓合上限位和左旋限位）時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB，當(dāng)物體檢測(cè)H6發(fā)出信號(hào)時(shí)，機(jī)械手開始夾工件，夾緊電磁閥得電</p><p>　　當(dāng)H4被壓合時(shí)，工件被夾緊，右旋電磁閥得電，機(jī)械手抓緊工件右旋，直至壓合右旋限位H5。</p><p>　　機(jī)械手下降，下降電磁閥得電，機(jī)械手下降直至壓合H3。</p>

6、<p>　　夾緊電磁閥失電，放松電磁閥得電，放工件到A運(yùn)輸帶上，1S后認(rèn)定已經(jīng)放松</p><p>　　上升電磁閥得電，機(jī)械手上升，直至壓合H1。</p><p>　　機(jī)械手向左旋，左旋電磁閥得電，機(jī)械手左旋直至壓合H2，機(jī)械手回到原點(diǎn)，完成一個(gè)循環(huán)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><

7、p>　　合理利用PLC硬件和軟件的資源相結(jié)合，合理布置輸入和輸出端口，合理應(yīng)用PLC的各種指令，使程序簡(jiǎn)單易懂便于維修，且能夠完成PLC的控制要求。</p><p><b>　　控制要求：</b></p><p>　　機(jī)械手能夠循環(huán)進(jìn)行工作，且機(jī)械手必須在原位時(shí)才可以停車，并有斷電保持的功能，以免工作過(guò)程中有意外的事故發(fā)生。</p><p&g

8、t;　　對(duì)所設(shè)計(jì)的任務(wù)進(jìn)行分析</p><p>　　用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手的控制的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　PLC是存儲(chǔ)控制的一種裝置，其控制功能是通過(guò)存放在存儲(chǔ)其內(nèi)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若需要對(duì)控制要求做修改的話，只需改變內(nèi)部的程序便可，使硬件軟件化，因此它在工業(yè)控制中的地位越來(lái)越高，它具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　可靠性高，編程簡(jiǎn)單易學(xué)，通用性強(qiáng)，使用方便，系

9、統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，對(duì)生產(chǎn)改變適應(yīng)性強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境。</p><p>　　分析機(jī)械手的工作過(guò)程和控制要求，該工作過(guò)程可以方程若干個(gè)工作步，且各步個(gè)所需完成的功能和轉(zhuǎn)換條件都非常的清晰明確，因此我們可以利用PLC步進(jìn)順序控制的方法來(lái)完成編程，且要完成斷電保持的功能可以用KEEP指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，即使在停電時(shí)也可以存儲(chǔ)之前的狀態(tài)，把WR區(qū)域做為中間繼電器使用。</p><p>　　因

10、此可以用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的控制。</p><p><b>　　PLC的選型</b></p><p>　　PLC的選型與其輸入，輸出端子有關(guān)，開關(guān)量輸出單元通常有繼電器輸出單元，晶體管輸出單元，以及晶閘管輸出單元，其各自特點(diǎn)如下：</p><p>　　A、繼電器輸出單元為有觸點(diǎn)輸出主式，適用于低頻大功率直流或交流負(fù)荷</p>&l

11、t;p>　　B、晶體管輸出單元為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，適用于高頻小功率流直流負(fù)荷。</p><p>　　C、晶閘管輸出單元為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，適用于高速大功率交流負(fù)荷。</p><p>　　基于機(jī)械手的控制要求，繼電器型是不能實(shí)現(xiàn)的，由于設(shè)計(jì)要求不高，控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，對(duì)輸入與輸出的端子要求不用那么多，且考慮到學(xué)校的提供的設(shè)備，因此使用OMROM_CP1H PLC即可實(shí)現(xiàn)，即經(jīng)濟(jì)右可以合理

12、利用學(xué)校提供的設(shè)備。</p><p>　　I/O分配表及外部接線圖</p><p><b>　　I/O分配表：</b></p><p><b>　　外部接線圖</b></p><p><b>　　程序設(shè)計(jì)及程序說(shuō)明</b></p><p>　　4.1、啟

13、動(dòng)與停止模塊的分析</p><p>　　根據(jù)I/O口的分配，系統(tǒng)啟動(dòng)的按鈕為0.00，當(dāng)按下0.00時(shí)，W0.00得電，通過(guò)使IL與ILC自鎖讓整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行工作，當(dāng)機(jī)械手在原位且無(wú)夾物體時(shí)，按下停止按鈕0.07，W0.00失電，IL與ILC互鎖，控制系統(tǒng)便可停止工作。程序如圖三（3）所示，IL與ILC的程序如圖（4）所示。</p><p><b>　　圖（3）</b>

14、</p><p><b>　　圖（4）</b></p><p>　　4.2、復(fù)位模塊的分析</p><p>　　當(dāng)機(jī)械手在工作時(shí)，突然斷電，此時(shí)若機(jī)械手剛好有夾住東西在作業(yè)便會(huì)造成危險(xiǎn)，因此我們變?cè)O(shè)計(jì)了復(fù)位的功能，讓機(jī)械手在斷電時(shí)還能夾住東西，不造成危險(xiǎn)，在機(jī)械手的主要工作過(guò)程的系統(tǒng)中，在本設(shè)計(jì)中用IL與ILC進(jìn)行自鎖使其工作，因此我們用KEE

15、P在IL與ILC互鎖時(shí)仍不斷電的特性來(lái)使物體在斷電后仍?shī)A住，當(dāng)在上電時(shí)對(duì)電路進(jìn)行復(fù)位，讓機(jī)械手再繼續(xù)執(zhí)行沒(méi)完成的工作。在本設(shè)計(jì)中，在斷電后先按復(fù)位鍵2.08，使W0.05得電，因?yàn)樵跀嚯娗埃允褂肒EEP在每一個(gè)步驟執(zhí)行時(shí)都立即保持，復(fù)位后，機(jī)械手即可按剛才沒(méi)執(zhí)行完的繼續(xù)往下執(zhí)行，復(fù)位程序程序如圖（5）所示。</p><p><b>　?。◤?fù)位按鍵） </b></p><

16、p>　?。ㄓ倚３?、下降保持）</p><p><b>　　（放物體保持）</b></p><p><b>　?。ㄉ仙?，左旋保持）</b></p><p><b>　?。▕A緊物體的保持）</b></p><p><b>　　圖（5）</b></

17、p><p>　　4.3、利用限位開關(guān)使機(jī)械手完成各個(gè)動(dòng)作的控制分析</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，機(jī)械手的執(zhí)行步驟是按順序一步一步按照要求往下執(zhí)行的，每步都是用限位開關(guān)來(lái)控制的，執(zhí)行完一個(gè)循環(huán)完后再繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)。按照該設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在編寫程序時(shí)采用按順序控制的設(shè)計(jì)方法，按照動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制。這樣程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性好，對(duì)于日后在程序上的修改比較方便。本設(shè)計(jì)的機(jī)械手必須在原始位置等待啟動(dòng)

18、，既上限位和左限位的限位開關(guān)的必須壓住。在啟動(dòng)后，發(fā)出檢測(cè)物體的信號(hào)（用2..06控制），機(jī)械手開始夾物體，等到加緊限位壓住后（用2.04控制），機(jī)械手開始右旋，左旋限位放開（用2.02控制），到達(dá)右旋限位（用2.05控制）后就下降到達(dá)下降限位，上限位放開（用2.01控制），放下物體，帶20S后再上升，到達(dá)上限位（用2.01控制）后左旋，到達(dá)左旋限位后就停下來(lái)，即回到原點(diǎn)，等待下一次的執(zhí)行命令。在執(zhí)行完上一個(gè)步驟完后用下一個(gè)步驟來(lái)停止上

19、一個(gè)步驟。程序設(shè)計(jì)如圖（6）所示。</p><p><b>　　圖（6）</b></p><p>　　4.4輸出模塊的程序設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　每一個(gè)步驟在執(zhí)行時(shí)都用與一個(gè)輔助繼電器連接，最后再送到電磁閥來(lái)控制機(jī)械手的執(zhí)行步驟，對(duì)與夾緊電磁閥在得電后要自鎖住，放開電磁閥也是一樣要自鎖。程序設(shè)計(jì)如圖（7）所示。</p>&

20、lt;p><b>　　圖（7）</b></p><p><b>　　觸摸屏的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)程序完成的基礎(chǔ)上，還要實(shí)現(xiàn)用觸摸屏來(lái)模擬機(jī)械手的執(zhí)行過(guò)程。本課程設(shè)計(jì)采用的是威侖通軟件MT500，其中機(jī)械手的原圖與限位開關(guān)，指示燈都是通過(guò)新建圖庫(kù)完成的。對(duì)于限位開關(guān)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中采用的是切換開關(guān)，且采用的都是位狀態(tài)的切換

21、開關(guān)，實(shí)現(xiàn)限位開關(guān)的壓下與放開兩種狀態(tài)。開始、停止、復(fù)位、檢測(cè)物體都用復(fù)歸型開關(guān)。畫完后的圖形如圖（8）所示</p><p><b>　　圖（8）</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)</b></p><p>　　PLC 是一種專用于工業(yè)控制的可編程邏輯控制器，需要硬件與軟件的結(jié)合，在硬件方面主要通過(guò)I/

22、O通道與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，在軟件方面在本設(shè)計(jì)中主要是用OMRONA—CP1H軟件編寫，實(shí)現(xiàn)所要達(dá)到的功能。</p><p>　　通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)了完成一個(gè)設(shè)計(jì)所需要的步驟。首先必須的對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)做一個(gè)整體的分析，決定采用的編程方法，再對(duì)該設(shè)計(jì)所要用到的I/O口做分配，以免因?yàn)镮/O口的重復(fù)而對(duì)設(shè)計(jì)造成干擾。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中在完成機(jī)械手的一系列動(dòng)作時(shí)，用到很多輔助繼電器，若重復(fù)使用就會(huì)造成機(jī)械手誤動(dòng)

23、作，使機(jī)械手在工作過(guò)程中造成危險(xiǎn)。其次在完成設(shè)計(jì)任務(wù)后我們還要完善設(shè)計(jì)，即考慮所用到的指令在編寫的程序里是否可行，是否會(huì)發(fā)生沖突。本設(shè)計(jì)在完成機(jī)械手基本動(dòng)作外，還要考慮因?yàn)橥蝗粩嚯妼?duì)機(jī)械手的影響。通過(guò)使用KEEP指令保持繼電器時(shí)，即使停電時(shí)也能儲(chǔ)存之前的狀態(tài)，且IL與ILC 的互鎖不會(huì)對(duì)KEEP產(chǎn)生影響。這樣即使在系統(tǒng)突然斷電后，在上電時(shí)按下復(fù)位按鈕機(jī)械手即可繼續(xù)完成沒(méi)完成的動(dòng)作。最后是在做觸摸屏?xí)r要考慮所用按鈕的性質(zhì)，開關(guān)，復(fù)位的按鈕