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1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书设计题目:PLC 在机械手移动物体控制系 统中的应用 专 业: 电气自动化技术 班 级: 电气 08-2 班 学 号: 0840064 姓 名: 指导教师: 二零一零 年 十一月 十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生 姓 名学号0840064班级电气 08-2专业电气自动化技术设计（或论文）题目PLC 在机械手移动物体控制系统中的应用指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注副教授四川信息职业技术学院 电气自动化13981268410设计（论文）内容：设计（论文）内容：1.机械手移动物体设计方
2、案的选择；2.机械手设计梯形图（LAD）的选择；3.机械手I/O点的分配选择；4.机械手的PLC外部接线图选择；5.论文的书写。进度安排：进度安排：第 周至第 周：了解毕业设计相关要求，搜集资料，拟定方案。第 周至第 周：选择机械手的顺序功能图（SFC） 、梯形图（LAD） ，I/O 点的分配并进行其中的相关计算（如：定时时间 T） 。第 周：中期检查。第 周至第 周: 绘制 PLC 外部接线图、写出相关说明并撰写设计说明书等。第 周至第 周: 做好设计 PPT,准备毕业设计答辩。主要参考文献、资料主要参考文献、资料( (写清楚参考文献名称、作者、出版单位写清楚参考文献名称、作者、出版单位)
3、)：1 刘午平主编PLC 技术从入门到精通国防工业出版社2 何书森 何华斌主编PLC 电路原理与设计速成福建科学技术出版社 3 黄继昌 郭继忠 张海贵等主编PLC 电路应用 300 例人民邮电出版社4 杨颂华 冯毛官 孙万蓉等主编PLC 技术基础西安电子科技大学出版社5 求是科技编著 PLC 应用开发技术与工程实践审 批 意 见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 0 页摘 要随着我国工业自动化水平的不断提高，在机械加工与制造领域，以及各种装配与包装自动化生产线上，机械手的应用已相当普遍。机械手通
4、常担负着上料、下料，搬动或装卸零件的重复动作等，以实现生产自动化。动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则加工任务。由于 PLC 顺序控制具有系统简单、可靠、控制灵活方便等特点，而且 PLC 从诞生之日起，最基本，最普遍的应用领域就是在工业环境下的顺序控制，因此，基于 PLC 顺序控制的机械手在工业自动化领域中得到广泛的应用。机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象，机械手可以完成许多工作，如搬运物品、装配工件、切割、喷染等等，应用非常广泛，应用PLC 控制机械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高生产效率。为了使动作操作更加准确，加入一些检测元件，更加完善的应用于
5、各各领域。在此做些改进，如设计出具有多种工作方式的控制系统，使机械手在移动物体时具有不同的选择，实用性更强。关键词关键词 机械手；PLC；控制 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 0 页第 1 章 绪论1.1 机械手设计的目的随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不
6、同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。 机械手课程设计不仅培养设计对自动化控制的认识、运用能力，而且也增进了对电气工业发展的了解和认知。1.2 方案选择机械手的设计有：1.气控机械手，它是由移动车、底座、梁、吊臂、吸盘、气控箱、操作盒、真空泵等部分组成。移动车上有四个车轮和调节螺栓，将移动车推到工作位置后，转动调节螺栓将车体顶起，使车轮脱离地面约 5 毫米，再确认车体稳定后，即可开始工作。本机操作盒设有四个按钮、两个气控指示灯，四个按钮分别控制上升、下降、自由和紧急下降；两个指示灯分别表示有无真空和有无负荷。工作过程中工件的重量由气控系统平衡，操作人员只需用很少的力就可以
7、灵活自如地搬运重物完成升降、旋转、前进、后退动作，极大地减轻了劳动强度。工件的吸取是采用单线圈单线圈电磁阀控制夹具夹持。2.助力机械手，又称手动移栽机，是一种无重力化移载系统，一种新颖的，用于物料搬运时省力操作的助力设备。它巧妙地应用力的平衡原理，令工件在空中形成一种无重力化的浮动状态， 使操作者在搬运工件的过程中感觉不到工件的自身重量。操作者在搬运工件的过程中，只需很小的操作力。尤其适用于某些需要精确定位和省力装配的场合四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 1 页3.运料机械手，是一种用将物体从 A 工作台运到 B 工作台，它的工作过程是下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移
8、八个动作，实现机械手的周期动作。本设计以运料机械手为题材，应用 PLC 控制系统进行设计，实现对该机械手的电气控制。如图 1-1 所示。图 1-1 机械手的工作示意图四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 2 页第 2 章 PLC 的概述与选型2.1 PLC 的定义的定义可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称 PLC，它具备了模拟量控制、过程控制以及远程通信等强大功能，所以美国电气制造商协会将其正式命名为可编程控制器（Programmable Controller）,简称 PC。但是个人计算机（Personal Computer）也简称 PC，为了
9、避免混淆，将用于逻辑控制的可编程控制叫做 PLC（Programmable Logic Controller）.可编程控制器有近 30 年的历史，发展极为迅速。为确定它的性质国际电工委员会（International Electrical Committee）多次发布以及修订有关 PLC 的文件。在 1987 年颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义：PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它其实就是一台计算机，它采用可以编制程序的存储器，在其内部执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，它以接入式 CPU 为核心，通过数字式或模拟式的输
10、入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备，都是很容易与工业控制系统形成一个整体，容易扩展其功能的。可编程控制器从内部构造、功能及工作原理上看是一台计算机。是数字运算操作的电子装置，它带有可以编制程序的存储器，能进行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算工作。可编程控制器是一种工业现场用计算机。它是为工业环境下应用而设计的，工业环境一般办公环境有较大的区别。由于 PLC 的特殊构造，使它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。为了能控制机械或生产过程，它要能很容易的与工业控制系统形成一个整体，这些都是个人计算机无法比拟的。可编程控制器是一种通用的
11、工业控制计算机。它能控制各种类型的工业设备及生产过程。它的功能能够很容易地扩展，它的程序是可以根据控制对象的不同，让使用者来编制的。也就是说，可编程控制器较其以前的工业控制计算机，如单四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 3 页片机工业控制系统，具有更大的灵活性，它可以方便地应用在各种场合。通过以上定义还可以了解到，相对一般意义上的计算机，可编程控制器不仅具有计算机的内核，它还配置了许多使其适用于工业控制的器件。它实质上是经过一次开发的工业控制计算机。从另一个方面来说，它是一种通用机，经过二次开发，它可以在任何具体的工业设备上使用。自其诞生以来，电气工程技术人员感受最强的也是可编程控制
12、器二次开发十分容易。它在很大程度上使的工业自动化设计从专业设计院走进工厂和矿山，变成了普通工程技术人员甚至普通电气工人力所能及的工作。再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善，适应性强，安装接线简单等众多优点，可编程控制器在短短的 30 年中获得了突飞猛进的发展，在工业控制领域获得了非常广泛的应用。2.2 PLC 的基本功能的基本功能1.逻辑控制功能逻辑控制功能实际上就是位处理功能，是可编程控制器的最基本功能之一。PLC 设置有“与” 、 “或” 、 “非”等逻辑功能指令。利用这些指令，根据外部现场的状态，按照制定的逻辑进行运算处理后，将结果输出到现场的被控对象。因此PLC 中可
13、以代替继电器进行开关控制，完善触点的串联、并联等各种连接，另外，在 PLC 中一个逻辑位的状态可以无限次的使用，逻辑关系的修改变更也十分方便。2.定时控制功能PLC 中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器线路中的时间继电器。定时器的设定值可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。程序执行时，PLC 将根据用户指定的定时器指令对某个操作进行限制或延时控制，以满足生产工艺的要求。3.计数控制功能PLC 为用户提供了很多计数器。计数器到某一定值时，产生一个状态信号，利用该状态信号实现对某个操作的计控制。计数器的设定值可以在编程时设定，也哭在运行过程根据需要进行修改。
14、程序执行时，PLC 将根据用户计数器指令制定的计数器对某个控制信号的状态改变次数进行计时，以完成对某个工作过程的计数控制。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 4 页4.步进控制功能PLC 为用户提供了若干个状态器，可以实现由时间，计数或其他制定逻辑信号为转移条件的步进控制，即在一道工序完成后，在转移条件满足时，自动进行下一道工序。大部分 PLC 都有专用的步进控制指令，应用步进指令编程十分方便。5.数据处理功能大部分 PLC 都有数据处理功能，可实现算术运算、数据比较、数据传送、数据位移、数据转换、译码编码等操作。6.过程控制功能有些 PLC 具有 A/D、D/A 转换功能，可以方便
15、地完成对模拟量的控制和调节。7.监视功能PLC 设置了较强的监视功能。操作人员利用编程器或监视器可对 PLC 的运行状态进行监视。利用编程器可以调整定时器、计时器的设定值和当前值，并根据需要改变 PLC 内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容，为调试和维护提供了极大的方便。8.停电记忆功能PLC 内部的部分存储器所使用的 RAM 设置了停电保持器件，以保证断电后这部分存储中的信息不会丢失。2.3 PLC 的编程语言的编程语言PLC 为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序要求。它提供的编程语言通常有以下 5 种：梯形图（LAD） 、语句表（STL） 、顺序功能图（SFC） 、功能块图（FBD
16、）和结构文本（ST） 。2.4 PLC 的硬件组成的硬件组成PLC 的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。其中，CPU 是 PLC 的核心；输入单元/输出单元是 CPU 与现场输入/输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备。根据 PLC 结构的不同，可以将 PLC 分为整体式 PLC 和模块式 PLC 两类。对四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 5 页于整体式 PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图 2-1 所示；而模块式 PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上，其组成框图如图 2-2 所示。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 6
