PLC控制的材料搬运装置

PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIIPLC要、腐蚀及有毒气体等因素危害增加了劳动强度甚至危及命。自从机械手问世以来相应各种难题迎刃而解。机械手可空间抓、放、搬运物体动灵活多样适用可变换品种中、小批量自动化广泛应用柔性自动线。机械手一般耐抗腐蚀材料制成以适应现场恶劣环境大大降低了劳动强度提了效率。机械手是工机器重组成部分很多情况下它就可以机器。机器是机械、、制、机、器、等多一体现制重自动化可制器是器制机制品成以微器处理核心把自动化、机、通信融一体新型自动制置。本文应用三菱公司生可制器FX系列 PLC实现机械手搬运制系统该系统充分利用了可制器（PLC）制功。使该系统可靠稳定时期功范围得 广泛应用。关键词：材料搬运可PLC机械手限位关MATERIALHANDINGDEVICEWITHPLCCONTROLABSTRACTInindustrialproductionandotherfields,becauseoftheneedofthework,peopleoftenendangeredhightemperature,corrosiveandtoxicgasesandotherfactors, the increase in labor intensity, and even life-threatening. Since themanipulatorwasborn,thecorrespondingproblemsbesmoothlydoneoreasilysolved.Therobotarmscancatch,putandcarryobjects,flexible,applicabletosmallbatchproduction,automationofproductionvarietiescanbeswitched,widelyusedinflexibleautomaticline.Mechanicalhandsbyhightemperatureresistant,corrosionresistantmaterial,inordertoadapttotheharshenvironment,greatlyreducingthelaborintensityofworkers,improvestheworkefficiency.Manipulatorisanimportantcomponentofindustrialrobots,inmanycasesitcanbecalledindustrialrobot.Industrialrobotissetmachinery,electronics,control,computers, sensors, artificial intelligence and other modern advancedtechnologies in the integration of multidisciplinary industry importantautomationequipment.Theprogrammablecontrolleristherelaycontrolandcomputer control on product development, and gradually developed intoamicro-fluidicdeviceprocessingasthecoreofthenewindustrialautomaticcontroldevicecom.Automationtechnology,computertechnology,communicationtechnology.ThispaperappliedtheMitsubishiCoproductionofprogrammablecontrollerFXseriesPLC,realizesthemanipulatortransportationcontrolsystem,thesystemmakesfulluseoftheprogrammablecontroller(PLC)controlfunction.Sothatthesystemisreliableandstable,thetimefunctionalscopewidelyused.KEYWORDS:materialhandling,programmablecontrollerPLC,manipulator,limitswitchPAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII录III1PLC介绍 2PLC PLCPLCPLC2可编程控制器编程语1010103PLC控制系统设计 1111111112、12PLC型12输入/输出点数 13源模13144控制程序设计 1515流15I/O分配表 1717指令表 19PLC外部接线23结 论 2425参考文献 26PAGEPAGE19前 言、冲、造、焊接、装配、加、喷漆、热处理等各个行特别在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣劳环境由于其显著优点而受特别重视总之提高劳动生产率改善劳条件减轻人劳强度和实现生产个重要段国内外都十重视和(PLC)在环境而实装、和PLC在件配、件、等进步已厂标准配之由于人、等PLC有其有特优性性、实性强、件配、PLC在国、加等国应多实实、装配生产人等。国PLC题就过PLC实现过此次更进步习 PLC相关知识解世界先进水平尽多于实践。在过将有定困难但有指导老师悉心指导和己的努力相会完满完毕任务由于生水平有限而且缺乏验，不妥之处在所难免肯请各位老师指正。1PLC介绍可编程控制器PLCPLC概况PLCPLC、顺序、定时、计数和等操作指令；并通过数字输入和输出操作，各类机械或生产过程户编程序表达了生产过程工艺要求并事PLC户程序中时按程序内容逐条执完成工艺流程要求操作PLCCPU指示程序步地址程序计数在程序过程中每一步该计数自动加1程序从始步（步序号为零）依次到最终步（通常为END指令然后再返回起始步循环PLC每完成一次循环操作所时为一不号PLC循环1到PLC编程，在表出在1K程序到1所输入成16位（也32位）为一模拟大PLC使另外一CPU完成模拟计结果送 给 PLC通PLC于专设备时可认为就一嵌入式但PLC一入和定工作中到一户入在逐步通PLC制PLC取嵌入式PLC在传统顺序基础上引入了子技术、计机技术、自动技术和通讯技术而成一新工装置目取代、、记时、计数等顺序功能建立柔性程系统国际工委员会（IEC）颁布了对 PLC规定：可编程一种数字操作子系统专为在工环境下而设计采可编程序贮在其内部贮、顺序、定时、计数和术等操作、模拟输入和输出控制各种类型机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体易于扩充其功能原则设计。PLC特点可编程序控制器是一种以微机处理器为核心工业用自动控制装置，其实质是一种工业控制用专用计算机。国内外现有机械手系统它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制特别是在智能化要求程度高容量大现代化工业机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为PLC优点：灵活、用可靠性高、抗干扰能力强操作方便、维容易功能强体、量和易于实现机一体化PLC主要功能PLC是一种应用、工业自动化装置在工自动化(FA)和计算机成制系统(CIMS)内要。PLC系统主要有以下功能：种控制功能；采、与处理功能；功能；机功能；编程、试功能。PLC量、体、功和一在比有是各为应。外PLC还可以大大设计、编程和产一。PLC临现工业与用控制更高求。PLC状况及趋势PLC主要有个：一是体更、度更、功能更强和更微型方是大型化、高可靠性、容PAGEPAGE41.1.2 PLC基本结构、说PLC的两基本点同时也PLC普通微机相区别之处需要考虑际的需要应排除干扰信号适应于工业场应放到工业的水平为际系统便使用所PLC的计机结构主要由微处CPU、存储RAM/ROM、接口I/O）电路、通信接口及电源组成PLC1-1图1-1PLC的基本结构般讲PLC分为箱体式模式两的组成相同的箱PLCCPUI/O、示、存、电源CPU分成干号I/O干模PLCCPU、I/O、存、电源模、机结构PLC，于式放结构I/O用需要扩组合。CPU的构成中的CPUPLC的核心起神经中枢的作用每台 PLC至少CPUPLC的系统赋予的接收存贮用数用的式采由场的存的寄PLCCPUPCPC——命解释启闭处理——、渠道地、传送、组合、比较、变换动完成逻辑算术算更新出——出实施算更新出实出、、、算算、、实、成芯片、口它确了模、速度、量于是 PLC不可缺少组成单元。CPUCPU、解释但节奏震荡CPU算于字逻辑算下CPU参算算也是下工CPUPLCCPU实处理成对CPUPLC性正确地使就够了。CPU、开般讲CPU模块示灯如显示、、故障PLC的主箱体也有这些。它的总线接口，用I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系I/O点数确定模块规格及数量，模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集PLCI/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为24V的工作电源。电源以其输入类有：电源，的为交220VAC110VAC，电源，的为电，24V。底板或机架：大多数模块式PLC用底板或机架，其作用是：电上，各模块的联系，CPU底板上的所有模块，机上，各模块间的接，各模块成一体。PLC的外部设备：外部设备是PLC可分的一部分，它有大类设备：有器能器，用于、对系作一些设定、PLCPLC制的系的工作状。PLC用、行、可少的器，但它接与制行。设备：有数器器。接数或通过视数据。存设备：有存、存、或存器，用于性地存储用户数据，用户序丢失EPROM、EEPROM写入器等。输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等PLC的通信联网：PLC具有通信联网的功能，它PLC与PLC之PLC与上位计算机以及其他能设备之能够换信息，成一一的体，分散集中控制。在几乎所有的PLC新产品 都有通信联网功能，它计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内换信息。1.1.3 PLC作原理由于PLC以微处理器为核心，故具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方，若有键按下或有I/O变化，则转入相应的子程序，若无则继续扫描等待。PLCCPU从第一条指令开取决于以下几个因素：一是CPU3个。入入，CPU扫描入，取入入器在入变化，入器的不变，而变化等到下一工作周期的入入。 2，程序执行程序执行，用户入的程序，从第一条开始逐步执行， 相应的结果入对应的器器。当后一条程序执行后，转入。3.有指令执行后，器中的，到器，一方式，相应执行工作，PLC。由此可见，入程序执行三个PLC一个工作周期，由此循环复，因此称为循环扫描工作方式。由于入是后行的，以个称为 I/O。，执行程序I/O，PLC要行断与程工具，作称为“监视服务，一般程序执行 .2 、尺寸、重量、材料作业求而有多种结构式如夹型、托型吸附型等使完各种转摆、移复合实现规定作改变位置姿势。升降、伸缩、旋转等独立方式称为自为了取空间中任意位置方位体6度自度设计自度越多灵活性越大通性越广其结也越复杂一般专2～3度。种类按驱方式可分为液压式、气式、式、式机按可分为专通种按方式可分为位等。通作其附置如自自中中等一般有独立置。有些操作置需人直接操纵如于原子能门操危险品从式操作也称为化、自化过程中发展起一种新型置近年 随着子技术特别子计算广泛应人研已成为高技术领域内迅速发展起一门新兴技术它促了发展使得能好地实现与化自化有结合。如灵活有重复作劳、不知疲劳、不怕危险、举重力量比人大等特因此已受到许多门重视并越越广泛地得到了应例如：子业中它可以配印路板业中它可以用零可劳条差单调重复易子疲劳作环境作以代 替人劳可危险场合下作如军品、危险品及有害搬宇宙及海洋开发军事程及医学方面研究试验等。:、传动系统、控制系统和辅助装置。、腕、臂、支柱。抓取用来夹紧和松开工件与人指仿能完人类似动作。腕连接指与臂元件可以进上下、左右和回转动作。可以没腕。支柱用来支撑臂也可以根据需要做移动。传动系统动作要传动系统来实现。常用传动系统分传动、液压传动、气压传动和电力传动等几。控制系统控制系统主要作用控制按定程序、方向、位置、速度进动作不设置专用控制系统只采用程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统控制使按要求进动作．动作则要采用可编程控制器、微型计算进控制。2制器的语言.1 梯形图语言PLC,结构登高子故名。具有如下特点:与操作原相对应具有直观性对应性;与原有技术相致易掌握学习;对复杂,仍不够清晰;可读性仍不够好。.2 功能块图语言功能模块基本上分为两:基本功能模块特殊功能模块。基本功能模ANDORXOR等等.特殊功能模块如ON脉冲输出计数等等。功能块具有以下特点:以功能模块为单位,从功能分变易;功能模块功能直观易掌握易操作。有;对复杂功能能够清晰时;为功能模块对功能块时在大型可分散应。3 PLC.1 3.1.1 根据古典力学观点，物体在三维空间的静止位置是由三个坐标和绕三轴 旋转的角度来决定的。因此，抓握物体的位置和方向（即关节间的角度）能 从理论上求得。据资料介绍，如果采用的机械手，其机能要接近人的上肢， 则需要具有 27 个自由度，而每一个自由度至少要有一根“人造肌肉”。这样就需要安装 27 根重量轻、小型和高输出力的“人造肌肉”。就目前的技术状 况而言，上述功能还很难办到。而且把机械手的功能搞得那么复杂，动作彼 此严重重叠也是要的。一，如果机械手要求具有用的程度，那么的机、体、手和手得有三个动和三个旋转动， 就要有 24 个自由度。这在上也是要的，这样机械手复杂，用。因此，目人手的动作，的自由度，而 根据需要的动作，出少的自由度就能作要求的动作。 一用的机械手（握动作）具有到三个自由度。而通用机械手一到个自由度。 的机械手，有个自由度。即手、手上下动、手动、手转、手抓握。 3.1.2 传动机械手的动、、和机械，采用动方，即手采用动，而手则采用动。 机构机械手手用来抓的。手抓是要、、准和的要求。造机——手时，首先要从机械手的坐标形、行度和度的情况来考虑。其力的大小则根据持物体的重 惯性冲击大算同时考虑够开口尺寸适被抓尺寸变化扩大范围备根更换。防止损坏被力限一定的范围内，或自动定心结构。为防止突然停电被抓物体落下，还可以自锁结构。夹紧机构本身则应结构简单、体积小、重量轻、动作灵活和动作可靠。躯干躯干由底盘和手臂两大部分组成。底盘是支撑机械手全部重量能带动手臂旋转的机构。底盘采用一个直流电动机驱动，底盘旋转时带动一个旋转码盘旋转，机械手每旋转3送入可编程控制器，从而计算底盘旋转的角度。同时，在底盘上装限位磁头，最大旋转角度可达270手臂是机械手的主要部分，它是支撑手爪、工件使它们动的机构。本计手臂由和组成，可成、的动。手臂采用电动机带动、和动。由可编程控制器发出脉冲信，电动机驱动器驱动电动机旋转，带动旋转，成手臂的动。发出脉冲的个，可控制手臂的两个动的。同时在两的两分限位限位。采用、结构传动的是自锁，位置精度较高，传动效率较高。3.1.3 由于机械手是搬的应用，所以采用传送带加旋转的机械手类型。此机械手易于操作，性能可靠。3.2 、设备3.2.1 PLC型根据被控对象对 PLC控制系统的功能要求，可行 PLC型的选定。行 PLC选型时，基本原则是满足控制系统的功能需要，同时要兼顾维修、备件的通用性。对开关量控制的系统，当控制速度要求不高时，一般的PLC都可以满足要求，如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等。当控制速度要求较高、输出高速脉冲等情况时，要考虑输入/输出点的形式，最好采用晶体管形式输出。对带部分模拟量控制的ｗ装置等。3.2.2 入/出的点数I/OPLCI/O10%-20%PLC、价格便宜等优适于工艺过程比较稳定制要求比较简单块结构PLC主机块与块、功能块组合使方法比整方便灵活维修更换块、判断与处理故障快速方便适于工艺变化较、制要求复杂3.2.3 电源模块的选择编程制器内部个稳压电源来把供电电源转换成满足PLC各内部电CPUI/O等工要电源FX系PLC电源PLC供电DC24V源于部供电。主要：电压110~220V 50Hz/60Hz电压24V 250mA功156W工-10~40度电源电源PLC干扰主要途径之PLC尽能取电压波动较、波形畸变较电源这高 PLC靠性很帮助PLC供电与其他功电设或强干扰设高频炉、弧焊机等分了高个抗干扰能力编程序制器供电回采隔离变压器、稳压器、晶管电源等我们正了隔离变压器稳压器来抗干扰隔离变压器初级次级之间采隔离屏蔽层漆包或同 等非导磁材料组成电器回不允许短两极各个地抽头初与电要结电合到130%PLC50Hz、220V10%由本设使是FX1N系列编程控制所直24V线端该线端输入及传感（如光开关或近开关）提直24V正确择完善系统目通常两个其了安全，其二是了抑制干扰完善PLC磁干扰重要措施之系统方式：浮方式、直方式和三种方式。PLC它属高速低平控制装置应采直方式良好是PLC重要所编程控制了线。.2.4 动机的选择采二式要：高起动和运行频率定位转矩等型号42BYGH101。驱模块 采中美资 SH系列驱要由输入部分、信号 输入部分、输出部分等驱模块 输入部分由模块提两根导线连注意极信号输入部分：信号PLC提由PLC平24V而输入部分平5V中间加了护路。输出部分：与连传感器采近开关和;采开关横轴、纵轴限位检测4制程序设计.1制要求4-1AB。原位在B开始时先臂升，限位时LS4臂左旋；左旋位时左旋限位开LS2臂下降；下限位时LS5A行。当光电开关PS1已进入指范围时指抓。当抓紧时LS1臂升；限位时LS4闭合臂右旋；右旋位时LS3臂下降；下降到下限位时LS5指放开被放B延时2s一个循环结束再重复。4-14.2制流程图控制流程下4-2：4-2制流程图PAGEPAGE17I/O4-1I/OX0AKMY0X1YV1Y1LS1X2YV2Y2LS2X3上升YV3Y3LS3X4下降YV4Y4上升LS4X5YV5Y5下降LS5X6放松YV6Y6物品光PS1X7梯形图4.5 令表PLC图4