课程设计机械手臂搬运加工流程控制设计

青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书课题名称：机械手臂搬运加工流程控制设计学院：机电工程系专业班级：机电一体化技术093班学号：20090212085学生：荣佑平指导老师：陈燕青岛理工大学琴岛学院教务处2011年03月《现代电气控制及PLC应用技术课程设计》评阅书题目机械手臂搬运加工流程控制设计学生姓名荣佑平学号20090212083指导教师评语及成绩指导教师签名：年月日答辩评语及成绩答辩教师签名：年月日教研室意见总成绩：室主任签名：年月日摘要（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，军事工程及生物医学方面的研究和试验。（6）机械手电器控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有单周期连续、自动循环和手动控制等操作方式。（7）工作方式的选择可以很方便的操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。（8）当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。（9）机械手需将工件从工作台A移至工作台B上，其动作过程为下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。这些均由电磁阀控制液压系统来驱动完成。（10）此外，机械手在夹送工件工件右行到位后，如果工作台B上的工件尚没有运走，机械手则停止运动，待工作台B上的工件被运走后，机械手才能下降。目录青岛理工大学琴岛学院 1课程设计说明书 1摘要 I1 序言 12零件的分析 2机械手的设计要求 2机械手的运动原理 23机械手的程序设计 2机械手的操作方式 2机械手PLC的输入/输出开关分配表 3机械手PLC控制面板图 4机械手PLC移动示意图 5机械手PLC控制接线图 6机械手PLC自动控制状态流程图 7机械手PLC控制总梯形图 8机械手PLC的语句表 18机械手PLC程序设计说明 213.9—1机械手PLC程序设计手动程序与自动程序的切换 223.9—2机械手PLC程序设计手动程序 223.9—3机械手PLC程序设计自动程序 223.9—4机械手PLC程序设计返回原点程序 244总结 245参考文献 24序言现代电气控制及PLC应用技术课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。通过课程设计达到以下目的：1、学生在老师的指导之下，综合运用现代电气控制及PLC应用技术课程及前期所学课程的相关知识和技能，相对独立地设计和调试一个小型PLC应用系统或继电器控制系统，为即将从事的专业工作奠定基础。2、初步培养编写和整理“设计说明书”的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，提高学生对文献资料的检索和信息的处理能力。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。2零件的分析2.1机械手的设计要求机械手电器控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有单周期连续、自动循环和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便的操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。机械手需将工件从工作台A移至工作台B上，其动作过程为下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。这些均由电磁阀控制液压系统来驱动完成。此外，机械手在夹送工件工件右行到位后，如果工作台B上的工件尚没有运走，机械手则停止运动，待工作台B上的工件被运走后，机械手才能下降。2.2机械手的运动原理机械手将一个工件由A处传送到B处。其中上升、下降、左移和右移的执行分别用双线圈二位电磁阀推动汽缸的完成。当按下电磁阀通电，就一直保持现有的机械动作。例如：一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈在断电，仍保持现有的下降状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外加紧，放松由单线圈二位电磁阀推动汽缸完成，线圈通电执行加紧动作，线圈断电执行放松动作。设备装有上下左右限位开关。3机械手的程序设计3.1机械手的操作方式操作时，机械手分为手动操作方式、回原点操作方式、单步（点动）操作方式、单周期操作方式和自动循环操作方式。3.2机械手PLC的输入/输出开关分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号上限位行程开关ST1上升电磁阀YV1下限位行程开关ST2下降电磁阀YV2左限位开关ST3右移YV3右限位开关ST4左移YV4下降点动按钮SB1加紧电磁阀YV5上升点动按钮SB2原点指示灯HL左移点动SB3右移点动SB4手动操作方式选择开关SA1-1回原点操作方式选择开关SA1-2单步(点动)操作方式选择开关SA1-3单周期操作方式选择开关SA1-4自动循环操作方式选择开关SA1-5回原点启动按钮SB5全自动启动按钮SB6全自动停止按钮SB7工件检测光电开关ST5夹紧工件点动按钮SB8放松工件点动按钮SB93.3机械手PLC控制面板图3.4机械手PLC移动示意图3.5机械手PLC控制接线图3.6机械手PLC自动控制状态流程图3.7机械手PLC控制总梯形图3.8机械手PLC的语句表LDI0.2=Q0.2AI0.0ANQ0.1=M0.5LDSM0.1LDI0.6OI0.0OI1.1LPSAM0.5SM0.0,1LPPANM0.5RM0.0,1LDI1.0AI1..4RM0.7,1RM3.0,8LDI2.1SQ0.1,1LDI2.2RQ0.1,1LDI0.5ANQ0.0AM0.6AT37OM0.0AAM0.0ALDM0.0AOM3.0AANM3.1AANM3.2A=M3.1AANM3.6SQ0.1,1=M3.5TONT37,+10AT38RQ0.1,1AM0.6TONT38,+10LDM3.6AI0.0AM0.6OM3.7ANM3.0ANM0.0=M3.7LDM0.5AN=Q0.5LDM3.0ARQ0.0,1RQ0.1,1RQ0.3,13.9机械手PLC程序设计说明控制系统设有手动、单周期、单步、连续和回原点5种工作方式。机械手在最上面和最左边且松开时称为系统处于原点状态（或称初始状态）。左限位开关I0.2、上限位开关I0.0的常开触点和表示机械手松开的Q0.1的常闭触点的串联电路接通时，“原点条件”存储器位M0.5接通变为ON，并接通Q0.5，原点指示灯亮。如果选择的是单周期工作方式，按下启动按钮I1.6后，从初始步M0.0开始，机械手按状态流程图的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。如果选择连续工作方式，在初始状态下启动按钮I1.6后，机械手从初始步开始，一个周期一个周期的反复连续工作。当按下停止按钮I1.7后，系统并不马上停止工作，而是完成最后一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。如果选择的是单步工作方式，从初始步开始，按下启动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按下启动按钮，又往前走一步。单步工作方式常用于系统的调试。在选择单周期、连续和单步工作方式之前，系统应处于原点状态。如果不满足这一条件，则可选择回原点工作方式，然后按原点启动按钮I1.5，使系统自动地返回原点状态。在原点状态，状态流程图中的初始步M0.0为ON，为进入单周期、连续和单步工作方式做好准备。3.9—1机械手PLC程序设计手动程序与自动程序的切换在梯形图中，第1逻辑行至第3逻辑行为手动程序与自动程序的切换程序。接通可编程控制器的电源时，若机械手处于原电状态，M0.5接通，SM0.1接通扫描周期，M0.0被置位，为进入单步、单周期和连续工作方式做好了准备。此时，系统进入自动工作方式。若在梯形图中，如果第一逻辑行中的M0.0未被置位，也就是说，机械手未处于原点状态，此时系统不能在单步、单周期和连续工作方式下工作，系统为手动工作方式。3.9—2机械手PLC程序设计手动程序在梯形图中，第4逻辑行至第9逻辑行为手动控制程序。将转换开关SA1扳至单步（点动）方式。I1.2在第11逻辑行中的常闭触点断开，系统执行手动程序，当按下加紧工作点动按钮SB8时，I2.1的常开触点闭合，Q0.1被复位，机械手处于加紧状态；当按下放松工作点动按钮SB9时，I2.2的常开触点闭合，Q0.1被复位，机械手处于放松状态；当按下上升点动按钮SB2时，I0.5的常开触点闭合，Q0.2接通，机械手处于上升状态；当按下下降点动按钮SB1时，I0.4的常开触点闭合，Q0.0接通，机械手处于下降状态；当按下左移点动按钮SB3时，I0.6的常开触点闭合，Q0.4接通，机械手处于左移状态；当按下右移点动按钮SB4时，I0.5的常开触点闭合，Q0.3接通，机械手处于右移状态。3.9—3机械手PLC程序设计自动程序在梯形图中，第10逻辑行至第20逻辑行为不包括自动返回原点的自动控制程序。当把选择开关扳至自动位置时，I1.4的常开触点闭合，此时系统进入不包括自动返回原点的自动控制程序。在第10逻辑行中，按下启动按钮I1.6时，M0.7接通并自锁，且第11逻辑行中的M0.6也接通，使得M0.6在第12逻辑行至第20逻辑行中的常开触点闭合，允许转换为自动工作方式。若系统处于原点状态，接通电源则M0.0接通。单周期工作方式，将转换开关SA1扳至单周期操作方式，I1.2在第11逻辑行中的常闭触点闭合，I1.1在第13逻辑行中的常闭触点闭合。按下启动按钮SB6，I1.6的常开触点闭合，第13逻辑行中的M3.0接通并自锁，使得在第22逻辑行中的Q0.0接通，系统进入下降状态。当下降到位后，撞击行程开关ST2，I0.1的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第14逻辑行中的M3.1的线圈接通，同时第13逻辑行中的M3.0的线圈断开。第23逻辑行中的Q0.1被置位，系统进入加紧状态，计时器T37开始计时。经过1S的计时后，计时器T37动作，在第15逻辑行中的常开触点闭合，使得M3.2的线圈接通，同时第14逻辑行中的M3.1的线圈断开，第25逻辑行中的Q0.2的线圈接通，系统进入上升状态。当上升到位后，撞击行程开关ST1，I0.0的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第16逻辑行中的M33的线圈接通，同时第15逻辑行中的M3.2的线圈断开。第26逻辑行中的Q0.3的线圈接通，系统进入右行状态。当右行到位后，撞击行程开关ST4，I0.3的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第17逻辑行中的M3.4的线圈接通，同时第16逻辑行中的M3.3的线圈断开。第22逻辑行中的Q0.0的线圈接通，系统进入下降状态。当下降到位后，撞击行程开关ST2，I0.1的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第18逻辑行中的M3.5的线圈接通，同时第17逻辑行中M3.4的线圈断开。第24逻辑行中的Q0.1的线圈复位，系统进入松开状态，计时器T38开始计时。经过1S的计时后，计时器T38动作，在第19逻辑行中的常开触点闭合，使得M3.6的线圈接通，同时第18逻辑行中的M3.5的线圈断开。第25逻辑行中的Q0.2的线圈接通系统进入上升状态。当上升到位后，撞击行程开关ST1，I0.0的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第20逻辑行中的M3.7的线圈接通，同时第19逻辑行中的M3.6的线圈断开。第27逻辑行中的Q0.4的线圈接通，系统进入左行状态。当左行到位后，撞击行程开关ST3，I0.2的常开触点闭合，常闭触点断开，Q0.0的线圈断开。由于系统处于单周期方式工作状态，而第13逻辑行中的M0.7处于断开状态，因此，系统停止左行，并进入原点状态。全自动