畢業(yè)設(shè)計(jì)----機(jī)械手控制程序

1、<p>　　摘要：本課題是為設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易機(jī)械手控制程序,工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)械手是按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展起著重要作用。傳統(tǒng)工藝中采用繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此故障多，維修困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，不僅加大了成本，而且影響設(shè)備的工效。在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，本課題用日本三菱公司生產(chǎn)的F1／F2 系列PLC可編程控制器作為控制主機(jī)，行程開(kāi)關(guān)的開(kāi)合作為中間動(dòng)

2、作信號(hào)，在加上PLC內(nèi)部延時(shí)繼電器的使用對(duì)該機(jī)械手進(jìn)行了編程，提出了一份有不同功能模塊的梯形圖。根據(jù)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：左／右、上／下、夾／松等進(jìn)行軟件編程。實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)操作，即：用按鈕操作，對(duì)機(jī)械手的每一種運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制；自動(dòng)操作包括單步、單周期和連續(xù)操作。采用PLC控制使接線簡(jiǎn)化，安裝方便，而且保證運(yùn)行的可靠性，減少維修量，提高了工效。運(yùn)用FXGPWIN配合GT Designer(觸摸屏畫面制作)技術(shù)對(duì)簡(jiǎn)易機(jī)械手進(jìn)行仿真測(cè)試，使其能將

3、基本的運(yùn)動(dòng)更具體的展現(xiàn)在人們面前。</p><p>　　關(guān)鍵字 機(jī)械手， PLC，F(xiàn)XGPWIN，GT Designer。</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬,PLC的定義也在不斷完善中。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在</p><p>　　1987年2月頒布的可編程

4、控制器標(biāo)準(zhǔn)草案的第三稿中將PLC定義為:“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器用來(lái)在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌鹩嘘P(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于工業(yè)控制器系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充起功能的原則設(shè)計(jì)?！?lt;/p><p>　　實(shí)際上現(xiàn)在PLC的功能早已經(jīng)超出它

5、的定義范圍?，F(xiàn)在PLC主要應(yīng)用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、閉環(huán)過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等。隨著機(jī)械手技術(shù)的飛速發(fā)展和機(jī)械手應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深化,不僅要求起控制可靠性強(qiáng)、使用靈活性高和操作靈活性好,還要起成本低、可開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。</p><p>　　PLC I/O接線圖</p><p>　　PLC I/O分配情況</p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖&

6、lt;/b></p><p>　　PLC控制程序梯形圖</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有一定的借鑒價(jià)值。</p><p><b>　　本</b></p><p><b>　　觸摸屏畫面圖</b></p><p>　　觸摸屏I/O分配情況一覽</p>

7、<p><b>　　控制要求</b></p><p><b>　　1動(dòng)作功能</b></p><p>　　YV0=1: 夾緊； YV0=0 松開(kāi)；</p><p>　　YV1=1: 下降； YV1=0: 下降停止；</p><p>　　YV2=1: 上升； YV2=0:

8、 上升停止；</p><p>　　YV3=1: 右行； YV3=0: 右行停止；</p><p>　　YV4=1: 左行； YV4=1: 左行停止；</p><p><b>　　2初始狀態(tài)</b></p><p>　　只要電源接通，并同時(shí)滿足如下三個(gè)條件，則認(rèn)為機(jī)械手處于初始狀態(tài)，這時(shí)指示燈HL1亮：<

9、/p><p>　　SQ5=1(已上升到最高位置)</p><p>　　SQ6=1(已左行到最左位置)</p><p>　　YV0=0(已松開(kāi)工件)</p><p>　　3用PLC程序控制機(jī)械傳送工件，工作方式有點(diǎn)動(dòng)方式、單周期運(yùn)行方式、連續(xù)運(yùn)行方式和單周步進(jìn)方式四種，用2個(gè)選擇開(kāi)關(guān)SA1和SA2選擇系統(tǒng)工作方式，如下表所示：</p>

10、<p>　　4各種工作方式的控制要求如下：</p><p>　?。?）單周期運(yùn)行方式的控制要求如下：</p><p>　　在初始狀態(tài)下，按一下SB1,則機(jī)械手自動(dòng)按順序完成如下工作：下降至SQ1位——夾緊工件并延時(shí)2秒——上升至SQ2位——右行至SQ3位——下降至SQ4位——松開(kāi)工件并延時(shí)2秒——上升至SQ5位——左行至SQ6位，進(jìn)入初始狀態(tài)——停止。</p>&

11、lt;p>　?。?）在初始狀態(tài)下，按一下SB1,則機(jī)械手自動(dòng)按順序完成如下工作：下降至SQ1位——夾緊工件并延時(shí)2秒——上升至SQ2位——右行至SQ3位——下降至SQ4位——松開(kāi)工件并延時(shí)2秒——上升至SQ5位——左行至SQ6位，進(jìn)入初始狀態(tài)——下降到SQ1位——夾緊工件并延時(shí)2秒……（循環(huán)）。</p><p>　　在運(yùn)行中，按一下SB2(停止按鈕)，則系統(tǒng)運(yùn)行至初始狀態(tài)下才停機(jī)。</p>&

12、lt;p>　?。?）單周步進(jìn)的控制要求如下：</p><p>　　在初始狀態(tài)下，按一下SB1,則機(jī)械手按以下順序完成如下一個(gè)動(dòng)作：</p><p>　　1)下降至SQ1位置，停止；</p><p>　　2）夾緊工件并延時(shí)2秒，停止（保持夾緊狀態(tài)）；</p><p>　　3）上升至SQ2位置，停止；</p><p>

13、;　　4）右行至SQ3位置，停止；</p><p>　　5）下降至SQ4位置，停止；</p><p>　　6）松開(kāi)工件并延時(shí)2秒（保持松開(kāi)狀態(tài)）；</p><p>　　7）上升至SQ5位置，停止；</p><p>　　8）左行至SQ6位置，停止，回到初始狀態(tài)。</p><p>　　（4）點(diǎn)動(dòng)的控制要求：</p&g

14、t;<p>　　按下SB3——YV1=1,下降，若SQ4=1則YV1=0;</p><p>　　按下SB4——YV2=1,上升，若SQ5=1則YV2=0;</p><p>　　按下SB5——YV3=1,右行，若SQ3=1則YV3=0;</p><p>　　按下SB6——YV4=1,左行，若SQ6=1則YV4=0;</p><p>

15、;　　按一下SB7——YV0=0,松開(kāi)工件；</p><p>　　按一下SB8——YV0=0,夾緊工件。</p><p><b>　　I/O分配如下：</b></p><p>　　輸入：SA1——X0 SA2——X1</p><p>　　SQ1——X2 SQ2——X3</p><p&g

16、t;　　SQ3——X4 SQ4——X5</p><p>　　SQ5——X6 SQ6——X7</p><p>　　SB1——X10 SB2——X11</p><p>　　SB3——X12 SB4——X13</p><p>　　SB5——X14 SB6——X15</p><p>　　SB7—

17、—X16 SB8——X17</p><p><b>　　SB9——X20</b></p><p>　　輸出:HL1——Y0 YV0——Y1</p><p>　　YV1——Y2 YV2——Y3</p><p>　　YV3——Y4 YV4——Y5</p><p&g

18、t;<b>　　PLC程序解釋</b></p><p>　　上圖為運(yùn)行模式選擇的切換程序選段，通過(guò)兩個(gè)選擇開(kāi)關(guān)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)四種運(yùn)行模式的切換。</p><p>　　本PLC程序采用步進(jìn)順控指令對(duì)機(jī)械手的具體運(yùn)行進(jìn)行編程，當(dāng)PLC開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)由初始脈沖M8002接通初始狀態(tài)繼電器S0，當(dāng)選擇點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)（M3）,則S30成為活動(dòng)步，S0自動(dòng)復(fù)位。當(dāng)機(jī)械手位置符合初始狀態(tài)

19、條件，且選擇除點(diǎn)動(dòng)之外的其中一種運(yùn)行模式時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕則S20成為活動(dòng)步，S0自動(dòng)復(fù)位，機(jī)械手啟動(dòng)運(yùn)行。如果中途切換運(yùn)行模式，除了單周和連續(xù)互相轉(zhuǎn)換，則置位S0，其他狀態(tài)繼電器復(fù)位，夾緊的輸出繼電器外的所有輸出繼電器復(fù)位。如果切換時(shí)機(jī)械手夾緊工件，切換后機(jī)械手仍保持夾緊狀態(tài)。不在原點(diǎn)處切換運(yùn)行模式，切換后只能用點(diǎn)動(dòng)模式操作機(jī)械手運(yùn)作。在連續(xù)運(yùn)行時(shí)按下停止按鈕則機(jī)械手完成一個(gè)單周后才停下來(lái)。</p><p>　　

20、上圖為點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行模塊的程序選段，點(diǎn)動(dòng)模塊在機(jī)械手正常運(yùn)行時(shí)較少使用，主要用于機(jī)械手運(yùn)行出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)，配合急停按鈕，通過(guò)點(diǎn)動(dòng)控制使機(jī)械手通過(guò)最快路徑回到預(yù)期軌道，為重新運(yùn)行或故障檢修做準(zhǔn)備。在點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行模式下，機(jī)械手可以在不超過(guò)上、下、左、右極限位置的范圍內(nèi)不遵循常規(guī)軌道運(yùn)行。在控制機(jī)械手下降時(shí)，不能超過(guò)下限行程開(kāi)關(guān)SQ4，SQ1。在控制機(jī)械手上升時(shí)，不能超過(guò)上限行程開(kāi)關(guān)SQ5。在控制機(jī)械手左行時(shí)，不能超過(guò)左限行程開(kāi)關(guān)SQ6。在控制機(jī)械手右

21、行時(shí)，不能超過(guò)右限行程開(kāi)關(guān)SQ3。同時(shí)點(diǎn)動(dòng)上升，下降，左行，右行通過(guò)互鎖防止機(jī)械手多指令運(yùn)行。在控制機(jī)械手松開(kāi)工件時(shí)，只有當(dāng)機(jī)械手在靜止?fàn)顟B(tài)下才能松開(kāi)。而控制機(jī)械手夾緊工件時(shí)則可以在任一時(shí)刻進(jìn)行。</p><p>　　本程序單周，連續(xù)，單周步進(jìn)控制合為同一活動(dòng)步。當(dāng)選擇單周，連續(xù)運(yùn)行時(shí)，M2不得電，機(jī)械手啟動(dòng)下降到SQ1時(shí)進(jìn)入下一個(gè)工序（S21為活動(dòng)步）當(dāng)選擇單周步進(jìn)運(yùn)行時(shí)，M2得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，

22、機(jī)械手下降到SQ1時(shí)到位停止，等待再次按下啟動(dòng)按鈕進(jìn)入下一個(gè)工序。</p><p>　　當(dāng)選擇單周，連續(xù)運(yùn)行時(shí)，M2不得電，機(jī)械手夾緊工件并延時(shí)2秒后進(jìn)入下一個(gè)工序（S22為活動(dòng)步）當(dāng)選擇單周步進(jìn)運(yùn)行時(shí)，M2得點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，機(jī)械手夾緊工件保持待命狀態(tài)，等待再次按下啟動(dòng)按鈕進(jìn)入下一個(gè)工序。</p><p>　　當(dāng)選擇單周，連續(xù)運(yùn)行時(shí)，M2不得電，機(jī)械手上升到SQ2時(shí)進(jìn)入下一

23、個(gè)工序（S23為活動(dòng)步）當(dāng)選擇單周步進(jìn)運(yùn)行時(shí)，M2得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，機(jī)械手上升到SQ2時(shí)到位停止，等待再次按下啟動(dòng)按鈕進(jìn)入下一個(gè)工序。</p><p>　　當(dāng)選擇單周，連續(xù)運(yùn)行時(shí)，M2不得電，機(jī)械手左行到SQ3時(shí)進(jìn)入下一個(gè)工序（S24為活動(dòng)步）當(dāng)選擇單周步進(jìn)運(yùn)行時(shí)，M2得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，機(jī)械手左行到SQ3時(shí)到位停止，等待再次按下啟動(dòng)按鈕進(jìn)入下一個(gè)工序。</p><

24、;p>　　當(dāng)選擇單周，連續(xù)運(yùn)行時(shí)，M2不得電，機(jī)械手下降到SQ4時(shí)進(jìn)入下一個(gè)工序（S25為活動(dòng)步）當(dāng)選擇單周步進(jìn)運(yùn)行時(shí)，M2得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，機(jī)械手下降到SQ4時(shí)到位停止，等待再次按下啟動(dòng)按鈕進(jìn)入下一個(gè)工序。</p><p>　　當(dāng)選擇單周，連續(xù)運(yùn)行時(shí)，M2不得電，機(jī)械手松開(kāi)工件并延時(shí)2秒進(jìn)入下一個(gè)工序（S26為活動(dòng)步）當(dāng)選擇單周步進(jìn)運(yùn)行時(shí)，M2得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，機(jī)械手夾緊工

25、件保持待命狀態(tài)，等待再次按下啟動(dòng)按鈕進(jìn)入下一個(gè)工序。</p><p>　　當(dāng)選擇單周，連續(xù)運(yùn)行時(shí)，M2不得電，機(jī)械手上升到SQ5時(shí)進(jìn)入下一個(gè)工序（S27為活動(dòng)步）當(dāng)選擇單周步進(jìn)運(yùn)行時(shí)，M2得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，機(jī)械手上升到SQ5時(shí)到位停止，等待再次按下啟動(dòng)按鈕進(jìn)入下一個(gè)工序。</p><p>　　當(dāng)選擇單周運(yùn)行，M2不得電，機(jī)械手左行到SQ6時(shí)，回到原點(diǎn)停止。當(dāng)選擇連續(xù)運(yùn)行時(shí)，

26、M2不得電，機(jī)械手左行到SQ6時(shí)，回到原點(diǎn)，繼續(xù)又一周期的循環(huán)運(yùn)行。當(dāng)選擇單周步進(jìn)運(yùn)行時(shí)，M2得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，機(jī)械手左行到SQ6到位停止，回到原點(diǎn)，等待再次按下啟動(dòng)按鈕進(jìn)入新的工序。</p><p>　　企業(yè)/工廠中的機(jī)械手 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ):</b></p>&

27、lt;p>　　PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)與開(kāi)關(guān)按鈕系統(tǒng)比較,增加了監(jiān)控功能,具有可靠性強(qiáng)、安全性好、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn),可節(jié)省人員的編制,大大減少因人為的誤操作或開(kāi)關(guān)損壞而造成的故障,從而提高了工作效率,并相對(duì)提高了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,是一種有效而實(shí)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　機(jī)械手自動(dòng)操作以及手動(dòng)操作用PLC控制方法是切實(shí)可行的。通過(guò)利用觸摸屏以及外部模擬開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)操作,證明了該機(jī)械手采用PLC控制器能大大地提

28、高搬運(yùn)物體控制系統(tǒng)的可靠性和極大地減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,并使操作程序更加簡(jiǎn)便,客戶較為滿意。相信對(duì)各企業(yè)能有更好的幫助,成為各企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中所推廣使用的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)程序是針對(duì)要求需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化而對(duì)PLC控制編程進(jìn)行的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)過(guò)程。內(nèi)容主要包括自動(dòng)工作方式、連續(xù)工作方式、手動(dòng)工作方式。

29、</p><p>　　題目的綜合訓(xùn)練比較強(qiáng),涉及知識(shí)面廣,重點(diǎn)在于程序的編程以及對(duì)觸摸屏操作的熟練,理論聯(lián)系實(shí)際,提高初步設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)要求在保證原有性能的情況下,盡可能地提高起特色即性能價(jià)格比.并且要求該機(jī)械手的體積要適中,簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)的實(shí)惠,在編程程序的過(guò)程中要求簡(jiǎn)單容易懂,方便在各企業(yè)中推廣。其難點(diǎn)在于在PLC程序編程的過(guò)程中對(duì)各程序要求的設(shè)計(jì)加強(qiáng),在原有的基礎(chǔ)上增加完善其工程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,本人綜合運(yùn)用

30、了三年來(lái)所學(xué)到的專業(yè)知識(shí),感覺(jué)到自己專業(yè)知識(shí)方面的欠缺,通過(guò)這次設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷的復(fù)習(xí)和理解,感覺(jué)對(duì)這方面的知識(shí)更加了解了,從中學(xué)到了很多知識(shí),解決了以前不理解的難題。也體會(huì)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的綜合性,結(jié)合輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)與自己的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐,才能較為完整的完整這次編程控制程序的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 岳慶來(lái)主編 變頻

31、器、可編程序控制器及觸摸屏綜合運(yùn)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006</p><p>　　[2] 瞿彩萍主編.PLC應(yīng)用技術(shù)(三菱).北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2006</p><p>　　[3] 孫燕華主編.AutoCAD2000 機(jī)械制圖.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002</p><p>　　[4] 廖常初主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 重慶大學(xué)出版社 2002&l