显像管搬运机械手控制设计

1、机电传动控制技术课程设计说明书目录前言11. 课程设计的任务和要求31.1 设计题目：显像管搬运机械手控制设计31.2 设计内容：31.3 设计要求：42. 总体设计42.1 PLC选型42.2 PLC端子分配42.2.1 显像管搬运机械手I/O点及地址分配42.2.2 开关按钮设计62.2.3 端子接线图73. PLC程序设计83.1 设计思想83.2 PLC顺序功能图设计93.2.1 自动控制顺序功能图93.2.2 复位控制顺序功能图113.3 PLC梯形图设计123.4 PLC指令19结束语22参考文献23 前言“机电传动控制”是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课。它是研究解决与

2、生产机械的电气传动控制有关的问题,介绍常用控制电路以及控制电路设计,以及可编程控制器的原理和编程等。 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC PLC是一种数字控制专用电

3、子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展，PLC已十分成熟与完善，并开发了模拟量闭环控制功能。 世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技

4、术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产

5、量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自

6、生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。1. 课程设计的任务和要求1.1 设计题目：显像管搬运机械手控制设计搬运机械手包括：摆动缸、燕尾缸、下臂缸、吸盘升降缸、钳口合龙缸、吸

7、盘、回转电机。每个汽缸的双向动作都有限位检测开关。控制流程如下图所示。其中“摆动到清洗机”动作执行，除了图中的前提条件外，还有“清洗机到位”的附加条件。图1.1 显像管搬运机械手工作循环流程图1.2 设计内容： 1）完成课程设计指导书所要求的控制。2）按停止按钮，完成当前循环后再停。3）按复位按钮，立即返回原位停止。4）要求可以实现手动、单周期、连续控制。1.3 设计要求：1）设计端子分配图和顺序功能图2）设计并调试PLC控制梯形图3）撰写设计说明书2. 总体设计2.1 PLC选型2.1.1 PLC主机：选择西门子CTS7 222-1BL22系列作为机械手控制系统的主控机。2.1.2 限位开关

8、: SQ1，SQ2，SQ3，SQ4，SQ5，SQ6，SQ7，SQ8，SQ9，SQ10，SQ11，SQ12用来指示机械手已到达左位或者是下位，右位，前后摆限位，传送限位，钳口打开/合拢限位。2.1.3 手动程序：选择开关选择手动档位（I1.6），执行程序的每一步都是由手动来实现的，可以实现手动显像管传送（I2.1）手动燕尾伸出（I2.2）, 手动燕尾缩回（I2.3）手动下臂抬起（I2.4），实现下臂下放（I2.5），手动调整电机（I2.6），手动钳口合拢（I2.7），手动钳口打开（I3.0），手动吸/放显像管（I3.1），手动摆动复位（I3.2），手动摆到清洗机（I3.3），手动转盘回转（I3.

9、4），手动转盘复位（I3.5），手动吸盘下降（I3.6），手动吸盘上升（I3.7），2.1.4 复位按钮I0.2：按动此按钮，终止一切动作，使其回原点停止。2.1.5 启动按钮I0.0：用于使机械手初始上电工作。停止按钮I0.1：用于使整个工作过程结束。2.1.6 连续选择开关I2.0：使整个工作过程循环几个周期。2.1.7 单周期选择开关I1.7：使整个工作循环一周期后回原点。2.2 PLC端子分配2.2.1 显像管搬运机械手I/O点及地址分配显像管搬运机械手I/O分配表表2.1输入作用代号输出作用I0.0启动SB1Q0.0显像管传送I0.1停止SB2Q0.1燕尾伸出I0.2复位SB3Q0.

10、2燕尾缩回I0.3下限位开关SQ1Q0.3下臂抬起 I0.4上限位开关SQ2Q0.4下臂下放I0.5左限位开关SQ3Q0.5调整电机工作I0.6右限位开关SQ4Q0.6钳口合拢I0.7左回转限位SQ5Q0.7钳口打开I1.0右回转限位SQ6Q1.0吸盘吸显像管（S、R）I1.1前摆限位SQ7Q1.1摆动到清洗机I1.2后摆限位SQ8Q1.2摆动复位I1.3显像管传送限位SQ9Q1.3转盘回转I1.4钳口打开限位SQ10Q1.4转盘复位I1.5钳口合拢限位SQ11Q1.5吸盘上升I1.6手动/自动转换SB4Q1.6吸盘下降I1.7单周期SB5Q1.7报警I2.0连续SB6I2.1手动显像管传送S

11、B7I2.2手动燕尾伸出SB8I2.3手动燕尾缩回SB9I2.4手动下臂抬起SB10I2.5手动下臂下放SB11I2.6手动调整电机SB12I2.7手动钳口合拢SB13I3.0手动钳口打开SB14I3.1手动吸显像管SB15I3.2手动摆动复位SB16I3.3手动摆到清洗机SB17I3.4手动转盘回转SB18I3.5手动转盘复位SB19I3.6手动吸盘下降SB20I3.7手动吸盘上升SB21I4.0清洗机摆动到位SQ122.2.2 开关按钮设计图2.2 开关按钮设计图2.2.3 端子接线图图2.3 端子分配图3. PLC程序设计3.1 设计思想1. 初始状态：由选择快关（连续或单周期）接通初始

12、状态，机械手需处于初始端，左限位开关闭合。 2. 按启动按钮I0.0，执行下列程序：（1）. 显像管开始传送，显像管传送到位后，燕尾伸出，伸出到位后，下臂开始抬起，抬起到位后。燕尾开始缩回定时器3s，如果定时器T37 3s时间未到还缩回到位就执行钳口合拢和调整电动机工作，如果3s时间到未缩回到位就开始报警5s时间到后返回初始位置。（2）.当钳口合拢到位时，同时执行钳口打开Q0.7和吸盘开始吸显像管Q1.0当钳口打开到位和定时器T39 3s时间到后，清洗机到位I4.0，摆动到清洗机Q1.1，摆动到I1.2后，定时器T40定时2s，2s时间到后开始燕尾在伸出Q0.1和转盘开始回转Q1.3。（3）.

13、当燕尾伸出到I0.6和转盘回转到I1.0后，下臂开始下放。当下臂下放到下限位开关I0.3后，燕尾开始缩回，缩回到左限位开关I0.5后，吸盘开始下降，当下降到到下限位开关I0.3后，吸盘放显像管Q1.0和定时器T41开始定时3s，3s时间到后开始执行吸盘上升Q1.5和摆动复位Q1.2、定时器T42开始延时2s，当时间到后和摆动到位后和吸盘上升到位后开始等待。3. 循环： 如果选择开关选择单周期档位，当时间到和摆动复位和吸盘上升后直接返回到初始步，等待下一次接通。 如果选择的的是连续档位，则就会回到M0.1状态自动开始下一周期循环。 如果选的是手动档位，每一步都是由手动按钮开关控制。4. 复位：按

14、动I0.2，停止一切操作，同时接通Q1.5吸盘上升和摆动复位Q1.2、回转复位Q1.4、下臂下放Q0.4、燕尾缩回Q0.2到原点。5. 停止：按动停止按钮I0.1，需运行当前循环后再停。3.2 PLC顺序功能图设计3.2.1 自动控制顺序功能图图3.2 自动控制顺序功能图3.2.2 复位控制顺序功能图图3.2 自动控制顺序功能图3.3 PLC梯形图设计3.3.1 自动控制顺序功能图 图3.3 自动控制梯形图3.3.2 复位控制顺序功能图图3.4 复位控制梯形图3.3.3 手动控制顺序功能图图3.5 手动控制梯形图 3.4 PLC指令23LD I1.6LPSA I2.1AN I1.3= M3.4

15、LRDA I2.2AN I0.6AN M3.7= M3.5LRDA I2.4AN I0.4AN M4.5= M3.6LRDA I2.3AN I0.5AN T37AN M3.5= M3.7LRDA I2.6AN T38= M4.0LRDA I2.7AN M4.2AN I1.5= M4.1LRDA I3.0AN I1.4AN M4.1= M4.2LRDA I3.1AN M6.3= M4.3LRDA I3.3AN I1.2AN M5.2= M4.4LRDA I2.5AN M3.6AN I0.3= M4.5LRDA I3.6AN I0.3AN M4.7= M4.6LRDA I3.7AN I0.4AN

16、M4.6= M4.7LRDA I3.4AN M5.1AN I1.0= M5.0LRDA I3.5AN M5.0AN I0.7= M5.1LRDA I3.2AN I1.1AN M4.4= M5.2LPPAN I3.1AN M4.3= M6.3LD I2.0A I0.0O M6.2AN I0.1AN I0.2= M6.2LD I1.7O I2.0EU= M6.LD M2.6A M3.0A M3.3AN M6.2LD SM0.1O M6.1LD I1.7O I2.0ALDOLDLD M0.6A T38LD M5.4A I0.5OLDO M0.0OLDAN M0.1= M0.0LD M2.6A M3.

17、0A M3.3A M6.2LD M0.0A I0.0A I0.5OLDO M0.1AN M0.2= M0.1LD M0.1A I1.3O M0.2AN M0.3= M0.2LD M0.2A I0.6O M0.3AN M0.4= M0.3LD M0.3A I0.4O M0.4AN M0.5AN M0.6= M0.4TON T37, 30LD I0.5AN T37A M0.4O M0.5AN M0.7= M0.5LD M0.4A T37O M0.6AN M0.0= M0.6TON T38, 50LD M0.5A I1.5O M0.7AN M1.0= M0.7LD M0.7A I1.4O M1.0A

18、N M1.3= M1.0LD M0.5A I1.5O M1.1AN M1.2= M1.1TON T39, 30LD M1.1A T39O M1.2AN M1.3= M1.2LD M1.0A I4.0A M1.2O M1.3AN M1.4= M1.3LD M1.3A I1.2O M1.4AN M1.5= M1.4TON T40, 20LD T40A M1.4O M1.5AN M1.6= M1.5LD M1.5A I0.6O M1.6AN M2.1= M1.6LD M1.4A T40O M1.7AN M2.0= M1.7LD M1.7A I1.0O M2.0AN M2.1= M2.0LD M2.0

19、A M1.6O M2.1AN M2.2= M2.1LD M2.1A I0.3O M2.2AN M2.3= M2.2LD M2.2A I0.5O M2.3AN M2.4= M2.3LD M2.3A I0.3O M2.4AN M2.5= M2.4TON T41, 30LD M2.4A T41O M2.5AN M2.6= M2.5LD M2.5A I0.4O M2.6AN M0.0AN M0.1= M2.6LD M2.4A T41O M2.7AN M3.0= M2.7LD M2.7A I1.1O M3.0AN M0.0AN M0.1= M3.0LD M2.4A T41O M3.1AN M3.2= M

20、3.1TON T42, 20LD M3.1A T42O M3.2AN M3.3= M3.2LD M3.2A I0.7O M3.3AN M0.0AN M0.1= M3.3LD M0.1O M3.4= Q0.0LD M0.2O M3.5O M1.5= Q0.1LD M0.3O M3.6= Q0.3LD M0.4O M3.7O M2.2O M5.7= Q0.2LD M0.5O M4.0= Q0.5LD M0.5O M4.1= Q0.6LD M0.7O M4.2= Q0.7LD M1.1O M4.3S Q1.0, 1LD M1.3O M4.4= Q1.1LD M1.7O M5.0= Q1.3LD M2.5O M4.7O M5.3= Q1.5LD M2.3O M4.6= Q1.6LD M3.2