《课程设计搬运机械手PLC控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计搬运机械手PLC控制系统设计（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、辽宁工程技术大学本科课程设计说明书(20212021学年第1学期)题 目 搬运机械手PLC控制系统设计 指 导 教 师 院系、部 专 业 班 级 学 号 姓 名 日 期 目 录摘 要.1前 言11 PLC简介21.1 PLC开展历史2 1.2 PLC根本结构21.3 PLC的工作原理62 机械手的PLC控制82.1 控制特点82.2 系统控制示意图82.3 输入和输出点分配表及原理接线图82.4 操作系统102.5 回原位程序10手动单步操作程序11自动操作程序11机械手传送系统梯形图13指令语句表15实践心得体会.17参考文献.17摘要机械手是在机械化、自动化生产过程中开展起来的一种新型装置
2、。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内迅速开展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的开展，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：(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
3、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。前 言可编程序控制器Programmable Logic Controller，简称PLC，是在继电顺序控制根底上开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。随着电子技术和计算机技术的迅猛开展，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PCPROGRAMMABLE CONTROLLER，但是为了不和PERSONAL COMPUTER混淆，仍习惯称为PLC。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的开展，并且现今已出现SOF
4、TPLC，更是PLC领域无限的开展前景。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，为今后学习打下根底。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，用于其内部存储程序，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。 PLC开展历史20世纪60年代末期，美国汽车制造工业竞争剧烈，为了适应生产工艺不断更新的需要，在1968年美国通用汽车公司GM首先公开招标，对控制系统提出的具体要求根本为：a。 它的继电控制系统设计
5、周期短，更改容易，接线简单本钱低。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开展起来，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，用于其内部存储程序，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
6、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那么设计。 根本结构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实施控制的两个根本点，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的根本结构如下列
7、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：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映象存放区，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映象存放区或数据存放器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象存放区的各输出状态或输出存放器内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
8、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。 1.2.2存储器 可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序用户程序存和数据的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两局部。 PLC常用的存储器类型 ：1RAM Random Assess Memory 这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。2EPROMEra
9、sable Programmable Read Only Memory这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。3EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。 PLC存储空间的分配 ：虽然各种 PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域： 1系统程序存储区2系统RAM存储区包括I/O映象存放区和系统软设备等。3用户程序存储区 系统
10、程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在 EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。 系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象存放区以及各类软元件，如：逻辑线圈、数据存放器、计时器、计数器、变址存放器、累加器等存储器。 1I/O映象存放区：由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据，这些单元称作I/O映象存放区
11、。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位，一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字。因此整个I/O映象存放区可看作两个局部组成：开关量I/O映象存放区；模拟量I/O映象存放区。 2系统软元件存储区 ：除了I/O映象存放区区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类软元件逻辑线圈、计时器、计数器、数据存放器和累加器等的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和失电不保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电池供电，数据不会丧失；后者当PLC断电时，数据被清零。 3用户程序存储区 ： 用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的 PLC，其存储容量各不相同。 1.2.3 输入接口电路
12、输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实习室涉及到的信号当中，开关量最普遍，也是实验条件所限，在次我们主要介绍开关量接口电路。可编程序控制器优点之一是抗干扰能力强。这也是其I/O设计的优点之处，经过了电气隔离后，信号才送入CPU执行的,防止现场的强电干扰进入。1.2.4 输出接口电路可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。(1) 输出接口电路的隔离方式 (2) 输出接口电路的主要技术参数a.响应时间 响应时间是指PLC从ON状态转变成OFF状态或从OFF状态转变成ON状态所需要的时间。继电器输出型响应时间平均约为10ms；晶闸管输
13、出型响应时间为1ms以下；晶体管输出型在0.2ms以下为最快。b.输出电流 继电器输出型具有较大的输出电流，AC250V以下的电路电压可驱动纯电阻负载2A/1点、感性负载80VA以下AC100V或AC200V及灯负载100W以下AC100V 或200V的负载；Y0、Y1以外每输出1点的输出电流是，但是由于温度上升的原因，每输出4合计为的电流，输出晶体管的ON电压约为1.5V，因此驱动半导体元件时，请注意元件的输入电压特性。Y0、Y1每输出1点的输出电流是，但是对Y0、Y1使用定位指令时需要高速响应，因此使用10100mA的输出电流；晶闸管输出电流也比拟小，FX1S无晶闸管输出型。c.开路漏电流
14、 开路漏电流是指输出处于OFF状态时，输出回路中的电流。继电器输出型输出接点OFF是无漏电流；晶体管输出型漏电流在0.1mA以下；晶闸管较大漏电流，主要由内部RC电路引起，需在设计系统时注意。输出公共端COM 公共端与输出各组之间形成回路，从而驱动负载。FX1S有1点或4点一个公共端输出型，因此各公共端单元可以驱动不同电源电压系统的负载。1.2.5电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。如FX1S额定电压AC100V240V，
