基于plc毕业设计

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1、 杭州万向职业技术学院 毕业设计说明书题 目： 基于 PLC 的机械手的模拟系 别： 应用工程系专 业： 机电一体化技术班 级： 机电 082 班姓 名： 范赟指导教师： 唐美玲2011 年 5 月 20 日毕业设计(论文)原创性声明本人所呈交的毕业设计(论文)是本人在导师的指导下进行的设计创作(撰写)工作所取得 的成果 据我所知 除设计(论文)中已经注明引用的内容外 本设计(论文)不包含其他个人已经发表过的成果 对本设计(论文)的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在设计(论文)中作了明确说明并表示谢意作者签名： 日 期： 目 录1 引言1 2 设计目的和任务要求2 2.1 设计目的2 2.2

2、 设计任务2 3 机械手 PLC 控制的设计2 3.1 根据工艺过程分析控制要求2 3.2 系统控制模板3 3.3 输入/输出设备及 I/O 分配 4 3.4 PLC 的选择5 3.5 PLC 程序设计 5 4 设计体会与心得8 参考文献8 致谢91 引言随着工业自动化的普及和发展 控制器的需求量逐年增大 搬运机械手的应用也逐渐普及机械手：mechanical hand 也被称为自动手auto hand能模仿人手和臂的某些动作功能 用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置 它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化 能在有害环境下操作以保护人身安全 可以更好地节约能源和提高运输

3、设备或产品的效率 以降低其他搬运方式的限制和不足 满足现代经济发展的要求 因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成 手部是用来抓持工件（或工具）的部件根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式 如夹持型、托持型和吸附型等 运动机构 使手部完成各种转动（摆动） 、移动或复合运动来实现规定的动作 改变被抓持物件的位置和姿势机械手的种类 按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手 和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等机械手通常用作机床或其他机器

4、的附加装置 如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件 在加工中心中更换刀具等 一般没有独立的控制装置 有些操作装置需要由人直接操纵 如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手 机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力 改善热、累等劳动条件就个人而言 希望通过这次毕业设计对未来将从事的工作进行一次适应训练 从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力 为今后的工作打下一个良好的基础由于能力所限 设计尚有许多不足之处 恳请各位老师给予指教2 设计目的和任务要求 2.1 设计目的 （1） 通过实验掌握 PLC 控制系统的硬件电路、程序的设计方法及对编程软件的编辑和调试（2） 了解

5、机械手的工作原理（3） 掌握顺序控制设计法的方法和技巧2.2 设计任务机械手的动作示意图如图 2-1 所示 它是一个水平/垂直位移的机械设备 用来将工作由左工作台搬到右工作台图 2-1 机械手的工作示意图 3 机械手 PLC 控制的设计 3.1 根据工艺过程分析控制要求本实验是将工件由 A 处传送到 B 处的机械手 上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成 当下降电磁阀通电时 机械手下降；当下降电磁阀断电时 机械手下降停止 只有当上升电磁阀通电时 机械手才上升；当上升电磁阀端电时 机械手上升停止 同样 左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制 机械的放松/加紧由一个单线圈两

6、位置电磁阀（称为加紧电磁阀）控制 当该线圈通电时 机械手加紧 该线圈断电时 机械手放松当机械手处于原点时（即左限位开关 SQ4 和上限位开关 SQ2 合上） 启动以后 机械手移向 A 点 加紧工件 然后回到原位 移向 B 点 放下工件 再回到原位完成一次动作 机械手的动作过程如图 3-1 所示图 3-1 机械手的传送工件系统示意图从原点开始 按下启动按钮时 下降电磁阀通电 机械手下降 下降到底时 碰到下限位开关 下降电磁阀断电 下降停止；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 上升到顶时 碰到上位开关 上升电磁阀断电 上升停止；同时接通右移电磁阀 机械手右移 右移到位

7、时 碰到右限位开关 右移电磁阀断电 右移停止 若此时右工作台上无工作 则光电开关接通 下降电磁阀通电 机械手下降 下降到底时 碰到下限位开关 下降电磁阀断电 下降停止；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 上升到顶时 碰到上限位开关 上升电磁阀断电 上升停止；同时接通左移电磁阀 机械手左移 左移到原点时 碰到左限位开关 左移电磁阀断电 左移停止 至此 机械手经过八步动作完成一个周期 即为：原位 下降 夹紧 上升 右移 左移 上升 放松 下降 3.2 系统控制模板机械手模拟控制系统的模拟示意面板图如图 3-2 所示图 3-2 机械手模拟控制系统的模拟示意面板图 3.

8、3 输入/输出设备及 I/O 分配1.输入设备-用以生产输入控制信号本设计中应包括：启动开关 其上限、下限、左限、右限的位置限位开关（实验中由手动的纽扣开关代替）2.输出设备-由 PLC 的输出信号驱动的执行元件本设计中应包括下降电磁阀、上升电磁阀、右移电磁阀、左移电磁阀、夹紧电磁阀（实 验中由 LED 显示灯代替） 、原点指示灯各输入/输出设备的配置如图 3-1 所示3.机械手模拟控制系统的输入/输出分配表如 3-1 所示表 3-1 机械手模拟控制系统的 I/O 分配表 输入信号 输出信号 名称 输入点编号 名称 输入点编号 启动按钮 SB1X000 机械手下降指示灯 YV1Y000 下限位

9、按钮 SQ1X001 机械手夹紧/放松指示灯 YV2Y001 上限位按钮 SQ2X002 机械手上升指示灯 YV3Y002 右限位按钮 SQ3X003 机械手右移指示灯 YV4Y003 左限位按钮 SQ4X004 机械手左移指示灯 YV5Y004机械手复位指示灯 HLY005根据所确定的用户输入设备及输出设备 可画出 PLC 的 I/O 连接图 如图 3-3 所示 由图可见 PLC 共需要 5 点输入 6 点输出主机模块的 COM 接主机模块输入端的 COM0 和输出端的 COM1、COM2、COM3；主机模块的 24+、COM 分别接在实验单元的 V+COM图 3-3 机械手模拟控制系统的

10、I/O 接线图 3.4 PLC 的选择该机械手的控制为纯开关量控制 且所要的 I/O 点数不多 因此选择一般小型抵挡机即可该控制系统要实现的是步进控制 可以用一般 PLC 所具有的移位寄存器和移位指令来编程 但若选择具有步进指令功能或鼓型控制器功能的 PLC 则实现步进控制就更加方便了由于所要的 I/O 点数为 5/6 点 考虑到机械手操作的工艺固定 PLC 的 I/O 点基本上可不留裕量 根据资料的机型 故选择三菱 FX1N-40MR 机型 （需要比较价格 同时考虑使用维修方便等因素 使之更加经济合理 ） 3.5 PLC 程序设计一、机械手动作的模拟程序梯形图如图 3-4 所示图 3-4 机

11、械手动作的模拟程序梯形图 程序分析：（1）X002 和 X004 接通时 上限位和左限位闭合 机械手在远点位置 M100 置“1“常开接点接通使得 Y005 接通 原点指示灯亮（2）这时按下手动按钮 SB1 使得位左移 SFTL 指令【SFTL M100 M101 K9 K1】执行M100：源位元件起始地址 只能是位元件（XY M S） M101：目标位元件起始地址 只能是位元件（YM S） K9：目标位元件个数 只能是数值 K1：移动的个数 只能是数值 在这里的 SFTL M100 M101 K9 K1 -K9 为目标元件个数 K1 表示一次移动 1 位 这里指 M100 的值传给 M101

12、 使得 M101 置“1“M100 置“0“ 依次传到 M109 形成一个循环直到同时复位（3） M101 接通下降指示灯 Y000 亮 当碰到下限为开关使 X001 接点接通 把 M101 的值传给 M102 使得 M102 接通执行指令【SET M200】 （把 M200 置“1“）和时间继电器 T0 经过 1.7 秒后 时间继电器 T0 延时闭合常开接点接通 把 M102 的值传给 M103 接通上升指示灯 Y002 碰到上限开关使 X002 接点接通 把 M103 的值传给 M104 接通右移指示灯 Y003 碰到右限位开关使 X003 接点接通 把 M104 的值传给 M105 接通

13、下移指示灯 Y000 碰到下限位开关使 X001 接点接通 把 M105 的值传给 M106 执行指令【RST M200】 （把 M200 置“0“）和时间继电器 T1 过 1.5 秒后 时间继电器 T1 延时闭合常开接点接通把 M106 的值传给 M107 接通上升指示灯 Y002 碰到上限开关使 X002 接点接通 把 M107 的值传给 M108 接通左移指示灯 Y004 碰到左限位开关使 X004 接点接通 把 M108 的值传给 M109 使 M109 的置为“1“执行指令【ZRST M101 M109】 使得复位 M101 开始到 M109 结束（4） 手动按钮 SB1 断开 执行

14、指令【ZRST M101 M109】和【RST M200】 结束程序二、 设计机械手动作三位置动作模拟 如图 3-5 所示图 3-5 三位置机械手的传送示意图从原点开始 按下启动按钮 下降电池阀通电 机械手下降 下降到底时 碰到下限位开关 下降电池阀断电 下降停止；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 上升到顶点时 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 碰到中限位开关 右移电磁阀断电 右移停止 下降电磁阀通电机械手下降 下降到底时 碰到下限位开关 下降电磁阀断电下降停止；同时夹紧电磁阀断电 机械手放松 放松后 上升电

15、磁阀通电 机械手上升 上升到顶点时 碰到上限位开关 上升电磁阀断电 上升停止；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 右移停止；同时延时开关延时闭合 机械手停止运动 延时开关闭合；同时接通左移电磁阀 机械手左移 左移到位时 碰到中限位开关 左移电磁阀断电 左移停止 下降电磁阀通电机械手下降 下降到底时 碰到下限位开关 下降电磁阀断电 下降停止；同时夹紧电磁阀通电 机械手加紧 加紧后 上升电磁阀通电 机械手上升 上升到顶点时 碰到上限位开关 上升电磁阀断电 上升停止；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 右移停止 下降电磁

16、阀通电机械手下降 下降到底时 碰到下限位开关 下降电磁阀断电 下降停止；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 上升到顶点时 碰到上限位开关 上升电磁阀断电 上升停止；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 左移停止 至此 机械手 18 步动作完成了一个周期的动作 程序如图 3-6 所示图 3-6 三位置机械手动作的模拟程序梯形图 4 设计体会与心得毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节 是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问 题而进行的一次基本训练 这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义其主要目的： 一、 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力 拓宽和深