论文机械手控制程序毕业设计汕头大学

1、毕 业论 文鉴 定 书设 计题目：机械手PLC控制程序院（系）专业班级姓 名学 号完成日期： 2011 年 4月 5 日摘要：本课题是为设计简易机械手控制程序,工业生产中机械手是按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。传统工艺中采用继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此故障多，维修困难，费时费工，不仅加大了成本，而且影响设备的工效。在控制系统的设计过程中，本课题用日本三菱公司生产的F1F2 系列PLC可编程控制器作为控制主机，行程开关的开合作为中间动作信号，在加上PLC内部延时继电器的使用对该机械手进行了编程，提

2、出了一份有不同功能模块的梯形图。根据机械手的运动规律：左右、上下、夹松等进行软件编程。实现了手动操作，即：用按钮操作，对机械手的每一种运动单独进行控制；自动操作包括单步、单周期和连续操作。采用PLC控制使接线简化，安装方便，而且保证运行的可靠性，减少维修量，提高了工效。运用FXGPWIN配合GT Designer(触摸屏画面制作)技术对简易机械手进行仿真测试，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。关键字 机械手， PLC，FXGPWIN，GT Designer。前言随着PLC应用领域的不断拓宽,PLC的定义也在不断完善中。国际电工委员会(IEC)在1987年2月颁布的可编程控制器标准草案的

3、第三稿中将PLC定义为:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及起有关设备,都应按易于工业控制器系统连成一个整体、易于扩充起功能的原则设计。”实际上现在PLC的功能早已经超出它的定义范围。现在PLC主要应用于开关量的逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理和通信联网等。随着机械手技术的飞速发展和机械手应用领域的不断深化,不仅要求起控制可靠性强、使用灵活性高和操作灵活性好,还要起成本低、可开发经

4、济性强。PLC I/O接线图PLC I/O分配情况输入点说明输入点说明输出点说明X0选择开关X10启动按钮Y0机械手原点指示X1选择开关X11停止按钮Y1机械手夹紧松开指示X2下限1X12下降按钮Y2机械手下降指示X3上限1X13上升按钮Y3机械手上升指示X4右限X14右行按钮Y4机械手右行指示X5下限2X15左行按钮Y5机械手左行指示X6上限2X16松开按钮I/O分配情况一览X7左限X17夹紧按钮X20急停按钮系统设计图机械手传送工件机械运动状态示意图 PLC控制程序梯形图数控系统的设计也有一定的借鉴价值。本触摸屏画面图触摸屏I/O分配情况一览输入点说明输入点说明输出点说明M101选择开关M

5、111停止按钮Y1机械手夹紧松开指示M102下限1M112下降按钮Y2机械手下降指示M103上限1M113上升按钮Y3机械手上升指示M104右限M114右行按钮Y4机械手右行指示M105下限2M115左行按钮Y5机械手左行指示M106上限2M116松开按钮Y6单周期运行Y7连续运行M107左限M117夹紧按钮Y10单周步进Y11点动M120急停按钮触摸屏I/O分配情况一览控制要求1动作功能YV0=1: 夹紧； YV0=0 松开；YV1=1: 下降； YV1=0: 下降停止；YV2=1: 上升； YV2=0: 上升停止；YV3=1: 右行； YV3=0: 右行停止；YV4=1: 左行； YV4=

6、1: 左行停止；2初始状态只要电源接通，并同时满足如下三个条件，则认为机械手处于初始状态，这时指示灯HL1亮：（1） SQ5=1(已上升到最高位置)（2） SQ6=1(已左行到最左位置)（3） YV0=0(已松开工件)3用PLC程序控制机械传送工件，工作方式有点动方式、单周期运行方式、连续运行方式和单周步进方式四种，用2个选择开关SA1和SA2选择系统工作方式，如下表所示：序号SA1SA2被选择的工作方式000单周期运行101连续运行210单周步进311点动4各种工作方式的控制要求如下：（1）单周期运行方式的控制要求如下： 在初始状态下，按一下SB1,则机械手自动按顺序完成如下工作：下降至SQ

7、1位夹紧工件并延时2秒上升至SQ2位右行至SQ3位下降至SQ4位松开工件并延时2秒上升至SQ5位左行至SQ6位，进入初始状态停止。（2）在初始状态下，按一下SB1,则机械手自动按顺序完成如下工作：下降至SQ1位夹紧工件并延时2秒上升至SQ2位右行至SQ3位下降至SQ4位松开工件并延时2秒上升至SQ5位左行至SQ6位，进入初始状态下降到SQ1位夹紧工件并延时2秒（循环）。在运行中，按一下SB2(停止按钮)，则系统运行至初始状态下才停机。（3）单周步进的控制要求如下：在初始状态下，按一下SB1,则机械手按以下顺序完成如下一个动作：1)下降至SQ1位置，停止；2）夹紧工件并延时2秒，停止（保持夹紧状

8、态）；3）上升至SQ2位置，停止；4）右行至SQ3位置，停止；5）下降至SQ4位置，停止；6）松开工件并延时2秒（保持松开状态）；7）上升至SQ5位置，停止；8）左行至SQ6位置，停止，回到初始状态。（4）点动的控制要求：按下SB3YV1=1,下降，若SQ4=1则YV1=0;按下SB4YV2=1,上升，若SQ5=1则YV2=0;按下SB5YV3=1,右行，若SQ3=1则YV3=0;按下SB6YV4=1,左行，若SQ6=1则YV4=0;按一下SB7YV0=0,松开工件；按一下SB8YV0=0,夹紧工件。I/O分配如下：输入：SA1X0 SA2X1 SQ1X2 SQ2X3 SQ3X4 SQ4X5S

9、Q5X6 SQ6X7SB1X10 SB2X11SB3X12 SB4X13SB5X14 SB6X15SB7X16 SB8X17SB9X20输出:HL1Y0 YV0Y1 YV1Y2 YV2Y3YV3Y4 YV4Y5PLC程序解释上图为运行模式选择的切换程序选段，通过两个选择开关的组合来实现四种运行模式的切换。本PLC程序采用步进顺控指令对机械手的具体运行进行编程，当PLC开机运行时由初始脉冲M8002接通初始状态继电器S0，当选择点动运行模式时（M3）,则S30成为活动步，S0自动复位。当机械手位置符合初始状态条件，且选择除点动之外的其中一种运行模式时，按下启动按钮则S20成为活动步，S0自动复位

10、，机械手启动运行。如果中途切换运行模式，除了单周和连续互相转换，则置位S0，其他状态继电器复位，夹紧的输出继电器外的所有输出继电器复位。如果切换时机械手夹紧工件，切换后机械手仍保持夹紧状态。不在原点处切换运行模式，切换后只能用点动模式操作机械手运作。在连续运行时按下停止按钮则机械手完成一个单周后才停下来。上图为点动运行模块的程序选段，点动模块在机械手正常运行时较少使用，主要用于机械手运行出现机械故障时，配合急停按钮，通过点动控制使机械手通过最快路径回到预期轨道，为重新运行或故障检修做准备。在点动运行模式下，机械手可以在不超过上、下、左、右极限位置的范围内不遵循常规轨道运行。在控制机械手下降时，

11、不能超过下限行程开关SQ4，SQ1。在控制机械手上升时，不能超过上限行程开关SQ5。在控制机械手左行时，不能超过左限行程开关SQ6。在控制机械手右行时，不能超过右限行程开关SQ3。同时点动上升，下降，左行，右行通过互锁防止机械手多指令运行。在控制机械手松开工件时，只有当机械手在静止状态下才能松开。而控制机械手夹紧工件时则可以在任一时刻进行。本程序单周，连续，单周步进控制合为同一活动步。当选择单周，连续运行时，M2不得电，机械手启动下降到SQ1时进入下一个工序（S21为活动步）当选择单周步进运行时，M2得电，常闭触点断开，常开触点闭合，机械手下降到SQ1时到位停止，等待再次按下启动按钮进入下一个

12、工序。当选择单周，连续运行时，M2不得电，机械手夹紧工件并延时2秒后进入下一个工序（S22为活动步）当选择单周步进运行时，M2得点，常闭触点断开，常开触点闭合，机械手夹紧工件保持待命状态，等待再次按下启动按钮进入下一个工序。当选择单周，连续运行时，M2不得电，机械手上升到SQ2时进入下一个工序（S23为活动步）当选择单周步进运行时，M2得电，常闭触点断开，常开触点闭合，机械手上升到SQ2时到位停止，等待再次按下启动按钮进入下一个工序。当选择单周，连续运行时，M2不得电，机械手左行到SQ3时进入下一个工序（S24为活动步）当选择单周步进运行时，M2得电，常闭触点断开，常开触点闭合，机械手左行到S

13、Q3时到位停止，等待再次按下启动按钮进入下一个工序。当选择单周，连续运行时，M2不得电，机械手下降到SQ4时进入下一个工序（S25为活动步）当选择单周步进运行时，M2得电，常闭触点断开，常开触点闭合，机械手下降到SQ4时到位停止，等待再次按下启动按钮进入下一个工序。当选择单周，连续运行时，M2不得电，机械手松开工件并延时2秒进入下一个工序（S26为活动步）当选择单周步进运行时，M2得电，常闭触点断开，常开触点闭合，机械手夹紧工件保持待命状态，等待再次按下启动按钮进入下一个工序。当选择单周，连续运行时，M2不得电，机械手上升到SQ5时进入下一个工序（S27为活动步）当选择单周步进运行时，M2得电

14、，常闭触点断开，常开触点闭合，机械手上升到SQ5时到位停止，等待再次按下启动按钮进入下一个工序。当选择单周运行，M2不得电，机械手左行到SQ6时，回到原点停止。当选择连续运行时，M2不得电，机械手左行到SQ6时，回到原点，继续又一周期的循环运行。当选择单周步进运行时，M2得电，常闭触点断开，常开触点闭合，机械手左行到SQ6到位停止，回到原点，等待再次按下启动按钮进入新的工序。企业/工厂中的机械手 结束语:PLC自动控制系统与开关按钮系统比较,增加了监控功能,具有可靠性强、安全性好、准确性高等优点,可节省人员的编制,大大减少因人为的误操作或开关损坏而造成的故障,从而提高了工作效率,并相对提高了社

15、会经济效益,是一种有效而实用的自动控制系统。机械手自动操作以及手动操作用PLC控制方法是切实可行的。通过利用触摸屏以及外部模拟开关的试验操作,证明了该机械手采用PLC控制器能大大地提高搬运物体控制系统的可靠性和极大地减轻操作人员的劳动强度,并使操作程序更加简便,客户较为满意。相信对各企业能有更好的帮助,成为各企业生产系统中所推广使用的控制系统。致谢 本次机械手的设计程序是针对要求需要实现自动化而对PLC控制编程进行的设计思想和设计过程。内容主要包括自动工作方式、连续工作方式、手动工作方式。 题目的综合训练比较强,涉及知识面广,重点在于程序的编程以及对触摸屏操作的熟练,理论联系实际,提高初步设计能力。设计要求在保证原有性能的情况下,尽可能地提高起特色即性能价格比.并且要求该机械手的体积要适中,简单的结构经济的实惠,在编程程序的过程中要求简单容易懂,方便在各企业中推广。其难点在于在PLC程序编程的过程中对各程序要求的设计加强,在原有的基础上增加完善其工程。在设计过程中,本人综合运用了三年来所学到的专业知识,感觉到自己专业知识方面的欠缺,通过这次设计过程中不断的复习和理解,感觉对这方面的知识更加了解了,从中学到了很多知识,解决了以前不理解