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1、 参考资料 PLCPLC控制机械手设计毕业论文控制机械手设计毕业论文 一 一 PLCPLC 控制机械手设计控制机械手设计 机械手电气控制系统 除了有多工步特点之外 还要求有连续控制和手动 控制等操作方式 工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来 当旋 钮打向回原点时 系统自动地回到左上角位置待命 当旋钮打向自动时 系统 自动完成各工步操作 且循环动作 当旋钮打向手动时 每一工步都要按下该 工步按钮才能实现 以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法 1 机械手传送工件系统示意图 如图 1 所示 图 1 机械手传送示意及操作面板图 它是一个水平 垂直运动的机械设备 用来将工件由左工作台 A 点
2、 搬到右工作台 B 点 机械手的全部动作由气缸驱动 气缸由相应的电磁阀来控制 电磁阀由 PLC 控制 其中 上升 下降和 右移分别由双线圈两位电磁阀控制 例如 当下降电磁阀通电时 机械手下 降 当下降电磁阀断电时 机械手停止下降 只有当上升电磁阀通电时 机械手上升 当 上升电磁阀断电时 机械手停止上升 同样 左移 右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控 参考资料 制 机械手的放松 夹紧由一个单线圈两位置电磁阀 称为夹紧电磁阀 控制 当该线圈通 电时 机械手夹紧 当该线圈断电时 机械手放松 机械手的动作过程如图 1 所示 从原点开始 按下启动按钮 下降电磁 阀通电 机械手下降 下降到位时 碰到下限位
3、开关 下降电磁阀断电 停止 下降 同时接通夹紧电磁阀 机械手夹紧 夹紧后 上升电磁阀通电 机 械手上升 上升到位时 碰到上限位开关 上升电磁阀断电 停止上升 同 时接通右移电磁阀 机械手右移 右移到位时 碰到右限位开关 右移电磁阀 断电 停止右移 同时下降电磁阀通电 机械手下降 下降到位时 碰到下 限位开关 下降电磁阀断电 停止下降 同时夹紧电磁阀断电 机械手放松 放松后 上升电磁阀通电 机械手上升 上升到位时 碰到上限位开关 上 升电磁阀断电 停止上升 同时接通左移电磁阀 机械手左移 左移到位时 碰到左限位开关 左移电磁阀断电 停止左移 至此 机械手经过 8 步完成了 一个周期的动作 5 P
4、LC 的选型 根据系统的设计要求 选用三菱公司生产的FX2N 40MR 它能处理广泛的机 械控制应用问题 所以它是在设备用作装控制单元的理想产品 完整的通信功 能保证了与个人计算机 机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式 自动操作方式又分为步进 单 周期和连续操作方式 1 手动操作方式 手动操作方式是用按钮实现对机械手的每一步运动单独进行控制 例如 当选择上 下运动 时 分别由上升 下降按钮控制 当选择左 右运动时 分别由左移 右移按钮控制 当选择 夹紧 放松运动时 分别由夹紧 放松按钮控制 2 自动操作方式 步进操作 每按一次启动按钮 机械手完成一步动作后自动停止 单周期操作 机械手
5、从原点开始 按一下启动按钮 机械手自动完成一个周期的动作后停 止 连续操作 机械手从原点开始 按一下启动按钮 机械手的动作将自动地 连续不断地周 期循环 在工作过程中 若按停止按钮 则机械手将继续完成此周期的动作 回到原地后 自动停止 2 输入和输出点分配表及原理接线图 表 1 机械手传送系统输入和输出点分配表 名名 称称代号代号输入输入名名 称称代号代号输入输入名名 称称代号代号输出输出 启动 SB1X0 夹紧 SB5X10 电磁阀下降 YV1Y0 参考资料 下限行程 SQ1X1 放松 SB6X11 电磁阀夹紧 YV2Y1 上限行程 SQ2X2 单步上升 SB7X12 电磁阀上升 YV3Y2
6、 右限行程 SQ3X3 单步下降 SB8X13 电磁阀右行 YV4Y3 左限行程 SQ4X4 单步左移 SB9X14 电磁阀左行 YV5Y4 停止 SB2X5 单步右移 SB10X15 原点指示 ELY5 手动操作 SB3X6 回原点 SB11X16 连续操作 SB4X7 工件检测 SQ5X17 3 操作系统 操作系统包括回原点程序 手动单步操作程序和自动连续操作程序 如图 3 所示 参考资料 其原理是 把旋钮置于回原点 X16 接通 系统自动回原点 Y5 驱动指示灯亮 再把 旋钮置于手动 则 X6 接通 其常闭触头打开 程序不跳转 CJ 为一跳转指令 如果 CJ 驱动 则跳到指针 P 所指
7、P0 处 执行手动程序 之后 由于 X7 常闭 触点 当执行 CJ 指令时 跳转到 P1 所指的结束位置 如果旋钮置于自动位置 既 X6 常闭闭合 X7 常闭打开 则程序执行时跳过手动程序 直接执行自动 程序 4 回原位程序 回原位程序如图 4 所示 用 S10 S12 作回零操作元件 应注意 当用 S10 S19 作回零操作时 在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器 M8043 置 1 参考资料 5 手动单步操作程序 如图 5 所示 图中上升 下降 左移 右移都有联锁和限位保护 6 自动操作程序 自动操作状态转移见图 6 所示 当机械手处于原位时 按启动 参考资料 X0 接通 状态转移到 S
8、20 驱动下降 Y0 当到达下限位使行程开关 X1 接通 状态转移到 S21 而 S20 自动复位 S21 驱动 Y1 置位 延时 1 秒 以使电磁力 达到最大夹紧力 当 T0 接通 状态转移到 S22 驱动 Y2 上升 当上升到达最 高位 X2 接通 状态转移到 S23 S23 驱动 Y3 右移 移到最右位 X3 接通 状态转移到 S24 下降 下降到最低位 X1 接通 电磁铁 放松 为了使电磁力完全失掉 延时 1 秒 延时时间到 T1 接通 状态转移到 S26 上升 上升到最高位 X2 接通 状态转移到 S27 左移 左移到最左位 使 X4 接通 返回初始状态 再开始第二次循环动作 在编写
9、状态转移图时注意各状态元件只能使用一次 但它驱动的线圈 却 可以使用多次 但两者不能出现在连续位置上 因此步进顺控的编程 比起用 基本指令编程较为容易 可读性较强 7 机械手传送系统梯形图 如图 7 所示 图中从第 0 行到第 27 行为回原位状态程序 从第 28 行到第 66 行 为手动单步操作程序 从第 67 行到第 129 行为自动操作程序 这三部 分程序 又称为模块 是图 3 的操作系统运行的 回原位程序和自动操作程序 是用步进顺控方式编程 在各步进顺控末行 都以 RET 结束本步进顺控程序块 但两者又有不同 回原位程序不能自动返回 初始态 S1 而自动操作程序能自动返回初态 S2 参
10、考资料 8 指令语句表 参考资料 摘要摘要 机械手是在机械化 自动化生产过程中发展起来的一种新型装置 近年来 随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用 机器人的研制和生产已成为高技 术领域迅速发展起来的一门新兴技术 它更加促进了机械手的发展 使得机械 手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合 机械手虽然目前还不如人手那 样灵活 但它具有能不断重复工作和劳动 不知疲劳 不怕危险 抓举重物的 力量比人手大等特点 因此 机械手已受到许多部门的重视 并越来越广泛地 得到了应用 例如 参考资料 1 机床加工工件的装卸 特别是在自动化车床 组合机床上使用较为普遍 2 在装配作业中应用广泛 在电子行业中它可以
11、用来装配印制电路板 在 机械行业中它可以用来组装零部件 3 可在劳动条件差 单调重复易子疲劳的工作环境工作 以代替人的劳动 4 可在危险场合下工作 如军工品的装卸 危险品及有害物的搬运等 5 宇宙及海洋的开发 6 军事工程及生物医学方面的研究和试验 目 录 前前 言言 1 1 1 1 PLCPLC 简介简介 2 2 1 1 PLC 发展历史 2 1 3 PLC 的工作原理 8 2 2 机械手的机械手的 PLCPLC 控制控制 1010 2 1 控制特点 10 参考资料 2 2 系统控制示意图 10 2 3 输入和输出点分配表及原理接线图 11 2 4 操作系统 12 2 5 回原位程序 13
12、2 6 手动单步操作程序 14 2 7 自动操作程序 14 2 8 机械手传送系统梯形图 16 2 9 指令语句表 17 实践心得体会实践心得体会 参考文献 前 言 可编程序控制器 Programmable Logic Controller 简称 PLC 是在继 电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置 参考资料 随着电子技术和计算机技术的迅猛发展 PLC 的功能也越来越强大 更多地具 有计算机的功能 所以又简称 PC PROGRAMMABLE CONTROLLER 但是为了不和 PERSONAL COMPUTER 混淆 仍习惯称为 PLC 目前 PLC 已经在智能
13、化 网络化方 面取得了很好的发展 并且现今已出现 SOFTPLC 更是 PLC 领域无限的发展前 景 本文主要通过气动机械臂的 PLC 控制来介绍 PLC 的具体应用 让我们更熟 悉 PLC 为今后学习打下基础 1 PLC 简介 可编程控制器 简称 PLC 是一种数字运算操作的电子系统 专为在工 业环境应用而设计的 它采用一类可编程的存储器 用于其部存储程序 执行 逻辑运算 顺序控制 定时 计数与算术操作等面向用户的指令 并通过数字或 模拟式输入 输出控制各种类型的机械或生产过程 1 1 PLC 发展历史 20 世纪 60 年代末期 美国汽车制造工业竞争激烈 为了适应生产工艺不 断更新的需要
14、在 1968 年美国通用汽车公司 GM 首先公开招标 对控制系统 参考资料 提出的具体要求基本为 a 它的继电控制系统设计周期短 更改容易 接线 简单成本低 b 它能把计算机的功能和继电器控制系统结合起来 但编程要比 计算机简单易学 操作方便 c 系统通用性强 1969 年美国数字设备公司 DEC 根据上述要求 研制出世界上第一台 PLC 并在 GM 公司汽车生产线上 首次试用成功 实现了生产的自动化 其后日本 德国等相继引入 可编程序 控制器迅速发展起来 但是主要应用于顺序控制 只能进行逻辑运算 故称为 可编程逻辑控制器 简称 PLC 其定义 可编程控制器是一种数字运算操作的 电子系统 专为
15、在工业环境应用而设计的 它采用一类可编程的存储器 用于 其部存储程序 执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数与算术操作等面向用户的 指令 并通过数字或模拟式输入 输出控制各种类型的机械或生产过程 可编程 控制器及其有关外部设备 都按易于与工业控制系统联成一个整体 易于扩充 其功能的原则设计 1 2 基本结构 PLC 可编程序控制器实施控制 其实质就是按一定算法进行输入输出变换 并 将这个变换与以物理实现 输入输出变换 物理实现可以说是 PLC 实施控制的 两个基本点 同时物理实现也是 PLC 与普通微机相区别之处 其需要考虑实际 控制的需要 应能排除干扰信号适应于工业现场 输出应放大到工业控制的水
16、 平 能为实际控制系统方便使用 所以 PLC 采用了典型的计算机结构 主要是 由微处理器 CPU 存储器 RAM ROM 输入输出接口 I O 电路 通信接口 及电源组成 PLC 的基本结构如下图所示 1 2 1 中央处理单元 CPU 中央处理单元 CPU 是 PLC 的控制核心 它按照 PLC 系统程序赋予的功能 参考资料 a 接收并存储从用户程序和数据 b 检查电源 存储器 I O 以及警戒定时器 的状态 并能诊断用户程序中的语法错误 当 PLC 投入运行时 首先它以扫描 的方式采集现场各输入装置的状态和数据 并分别存入 I O 映象寄存区 然后 从用户程序存储器中逐条读取用户程序 经过命令解释后按指令的规定执行逻 辑或算数运算并将结果送入 I O 映象寄存区或数据寄存器 等所有的用户程序 执行完毕之后 最后将 I O 映象寄存区的各输出状态或输出寄存器的数据传送 到相应的输出装置 如此循环直到停止运行 为了进一步提高 PLC 的可靠性 近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统 或采用三 CPU 的表决式系统 这样 即使某个 CPU 出现故障 整个系统仍能正常运行 1
