基于PLC的机械手控制系统答辩已过

PLC已过PLCPLC录摘ⅠAbstract……………………… … ..………… ...Ⅱ111.1 课题研究目及意义 11.2 国内外研究概况 2.3 课题研究内容 32与证 4.1 方案 42.2 方案论证 5.3 方案确定 73系统硬件8.1 主电路 83.1.1 熔断器选择 83.1.2 热继电器选择 8313 接触器选择 93.1.4 主电路图 93.2传感器103.2.1传感器的 型 103.2.2传感器的 工 作 理 1133 行程开关 11331行程开关 的 型 113.3.2行程开关的 工 作 理 12控制电路 计 12的基 本 构 12的工作 理 13的扫描运 行 式 13的点 14经济 析 16的发展 势 17的控制系 统 的 保 护 施 17的型 18外部接 图 20第4章系统软 件 计 21的软件 分 21系统总体 计 224.2.1机械手的动作 实 现 程 22422 系 统 总 体 流 程图 23423 系 统 复 位 流 程图 23424机械手气夹夹 紧 流 图 24425机械手气夹放 松 流 图 25……………………...……26参考文献 ………………...……27致谢 ………………...…………28附录A系统电路图 29附录B系统梯形图 30PLCII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。自从问世以来相应各种难题迎刃而解。能代替类完成危险、重复、枯燥减轻类劳动强度提劳动力因此得了越来越广泛应用。本主硬件软件两大部分组成中硬件包括主电路、电路以及电气线路软件包括流程图梯形图。主电路电、热继电器、熔断器、接触器构成；电路PLC器、传器、程等构成。本中程传PLCPLC各流电从而动；接PLC主交流电来从而动功能。本课题设体动件及动流程求随时更改相参数。PLC传感器PLCAbstractIntheindustrialproductionandotherfields,becauseoftheneedofjob,peopleoftenisaffectedbytheharmofhightemperature,corrosionandtoxicgases,thesefactorsincreaselaborintensityofworkers,andevenleadtolife-threatening.Sincethemanipulatorwasborn,thevariousdifficultproblemswereeasilysolved.Robotsreplacehumanconsummatelydanger,repeattheboringwork,easehumanlaborintensityandimprovelaborproductivity,sorobotshavebeenappliedmoreandmore.Thisdesignmainlyconsistofthehardwaredesignandsoftwaredesign.Amongthem,hardwaredesigncontainsthemaincircuit，controlcircuitandelectricalcontrolcircuitdesign,softwaredesigncontainsthedesignofflowchartandladder-diagram.Maincircuitconsistofmotor,thermalrelay,fuse,contactor；controlcircuitconsistofPLCcontroller,sensorsandtravelswitch,etc.Inthepaper，positionsignalissenttoPLChostbytravelswitch,PLCcontroltheacmotor'spositive&negativerespectively,soasitcancontrolthemovementofmanipulatoronthehorizontalaxisandvertivalaxis;positionsignalissenttoPLChostbyapproachswitch,PLChostcancontrolthepawsofmanipulatortheopenandclosebythecontrolofacmotor'spositive&negative,soasitcanachievethefunctionofaccuratemotion.Thesubjectdesignmaterialshandlingmanipulatorcancatchandputobjectsinspace,maketheactionflexible,accordingtothechangesofworkpieceandthemovementprocessrequirements，itcanchangetherelatedparametersatanytime.Keywords:manipulator,PLC,sensors1、潮湿环境下作更好提了作效率改善了收益。本章主从课题研究背景、目其意义等方面对该作出简概述。义是自动化领域中常遇到一种对象。近年自动化逐渐成一门新兴学科并到了较快。广泛应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、加、、等。是、、、、、等动环境中其到。总是提动率改善动动自动化一段。内外都十分应用和。可编程序器(PLC)是专环境下应用实时装置微电子技术技术和算通信技术飞速PLC硬件置软件编程通等方面了成自动化配置之一[1]。自动化、等PLC其方的用好、用、配、方简学领PLC等应用较用、装配应用等。自动化本较PLC还比较少。本次课题就是通过PLC实现自动化。通过此更一学习PLC了应用[2]。国内外机械手概况自年40年成造业自动化中。目用一即。本用环境、喷漆和上下料。第二代具有仍然以程序为础但可以根据外界环境信息对程序进行校正。这代通常采触传一类简单传装置和相应适应性算法。现在第三代正在第一、第二代础上蓬勃发展起来它是能知外界环境与对象物并具有对复杂信息进决策能力智能化。它能识别景物具有触、视、力、听、味等多种能实现搜索、追踪、辨色识图等多种仿生动作，具有知识、能和自能力等智能[3]。有发展出现仿和作动、行等、化、智能可以进行事先动作可作相应进行动作物动，作序规划有动等。应领域正在向非和服务方向扩展并且蓬勃发展军也将越来越多地装备部队[4][5]。外方面近几年国外领域有下几个发展趋势。性能断提高，单价格下降；结构向模块化、可重构化发展PC发展传作现实在作仿、预演发展到过程。在一种喷、、、、装、种下、、、等机作造解决驱动和配置软件和编等自动化喷漆、自动自动通信、协在础、、自动踪装置有。来具自发展础[6]。内容是和软。通程序实现自动。电路图传以及 电路软件部分包括总体流程图梯形图、编程指令等。2是否合理，也就是说方案选择是核心部分。本章主要就驱动部分、部分等进行方案选择论证，并简述了工作原理。一：集散（TDCS）硬件组成：TDCS、A/DD/A、显示灯工作原理：D/A。集散A/D电继电器线圈来各个电反转，最终使XY运动情况由显示灯进行指示。集散原理框图：2.1外部开关

TDCS

继电器 电机显示灯2.1集散控制系统原理框图二：工业算（IPCS）硬件组成：主板、外部总线、内部总线、人接口、通讯接口）是一种应用工业生产过程专用算，它能将生产过程和管理调度相结合，从而使工业在就地加集中础上，进一步向自动化方向发展。工硬件组成构：2.2人人盘模模拟数字数字图2.2 工控机的硬件三：PLCPLC、外部开关备、电源、显示灯、继电器、电机工作原理外部开关备将PLC，PLC通过各个电继电器线圈通断，从而电正反转，使能够在横轴与竖轴运动。运动状态通过显示灯指示。PLC原理框图2.3备继电器电机PLC电源显示灯2.3PLC论证1、各自技术发展起源算是为了满足快速大量数据处理要求备。结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软资源丰富，特别是有实时操作支持，故对要求快速、实时性、模型复杂和算工作量大工业对象占有优势。集散从工业自动化仪表发展到以工业算为中心集散，所以其在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势，初期主要用在连续过程，PLC，侧重开关量顺序方面。近年来随着微电子技术、大规模集成电路技术、算技术和通信技术等发展，PLCPID能力赶上了工业控算；通信能力提高发展了多种和(LAN)，而成为一集散是算到PLCPLC在过程发展是一能器和，展功能，开。2、优方一TDCS是一大，其器功能而且在中作用十分重要，数路是关，所以，一到，度大；于封闭式各公司产品本不兼容；该信息全都是二进或模拟信号行程，D/AA/D转换；以和监测工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。是由自致命弱I/O号采用模拟量信，此它无法TDCS上对仪表进行远方诊断、维护和组态。方PC电是期用多一种方以用一算提种和WINDOWS其作进行但是它要求员单独I/0接口独立开发软，对有大，具有通用。方三C体积小轻式灵活靠性操简单。由PLC、模块化、展等，以要工作要。PLC技术，以大大提高自动化程度，了大量中继电器、继电器和，提高了。同时PLC方便地更改生产流程，增功能。3、相同点PLC算(TDCS)之间差别正缩小都将由类似一些元、处理器、大容量半导体存储器I/O组成。编程方面也有很多相同点。4、不同点由PLC算属两类产品经过几十年都形成了自身装置特点和软工具实际上它们区别仍然存。PLC算编程自身或用算结构形成组态构成开环境。特别是PLCSTD工区别装和模功能都PLC用模大程序能STD是开量言PLC能STD。说选择器首先工程求、现场环境和经济等方面考虑。有器是也有产品差能不同环境更用产品[7]。制方式的选定PLC自功能都是过软实软是PLC指令工程。PLC20、、等工业成为重当前PLC国际市场上已成为最受欢迎工业畅销产品[8]PLC自动已成为世界潮流。PLC有它工业和能。编程装用、。之它不多间或多了用间和成。PLC端（输入端）为继晶闸管的算。们用它不算方面能编程控器编程用成程不同工业。综上所述本采方。3PLC、传感、PLC等下各具体主电路熔断器的选择熔断根据流超过规定值一段时间后其自身产生热量使熔体熔化，从而使断开；用这种原理一种流保护熔断广泛应用高低压配及用备短过流保护应用最普遍保护之一。熔断一种过流保护熔断由熔体熔管及外加填料等组使用时熔断串联被保护当被保护流超过规定值并经过一定时间后由熔体自身产生热量熔断熔体使断开从而起到保护的用金属导体熔体而断串联当过短流过熔体时熔体自身热而熔断从而、各种备及用电起到一定保护用具时当过流时熔断时间；过流时熔断时间短一定过流流熔断器熔断使用熔断由熔体、外支座组其熔体熔断关键元采用熔断型号HRW7-10额定压220V。热继电器的选择热由流入热元流产生热量使同膨胀数双金属片生当到一定时使断开从而使器失断开实现动过保护动过保护元其体积结构简单、低等优点生产得到广泛应用。。鉴受程中量传递需较长时间因此不能短只能。由本中状态反复短时仅有一定范围的适应性因此选速饱和互感其额定220V。接(Contactor)指业中利线圈产生磁场头闭合，以达。接由磁磁线圈头头和闭头和。其接磁线圈产生磁场产生磁头闭头头闭合。线圈时磁簧下头复闭头闭合头。学上因为可快速切交与直回和可频繁地接与大(某些型别可达800安培)所以经运做为象﹐也可 厂备﹑﹑母和各样等接不仅能接和切且还具有低压。接容量大适频繁操和远距离。自中重之一。本额定220V接为磁式驱方式为直式。交交接利接闭辅助接导回。接一接接有接和闭接接也经为中间配合。交接接由银钨合具有良好导性和耐高温烧蚀性。主电路图PLCPLCQSFU1FU4FR1、FR2、FR3热继对负载M1、M、M3起载消除了要安全隐患接触KM0/KM2/KM4正转KM1/KM3/KM5分别反转具体如图3.1所示：3.1主电路图传感器设计传感器的选型装置中使传感有接近和程夹紧与放松限位接近（金属传感调金属块位置以在一定范围内改变夹张合。接近对体和的接近以使在中具有在中以：1）体金属接近接近对A3类23）4传感器的工作原理“感感3.2源感端地通部耦感构回路C入3.2所示。行程开关的设计行程开关的选型、滚、微组合，本选用3.33.31-2-345作原理又称限位，用备及限位保护在实际生产中，将安装在预先安排位置，当装生产部件上模块撞击时，触点作，实现电路切换因此，是一种根据部件位置而切换电路电器，它作用原理与钮类似广泛用各类床起重机，用以、进终端限位保护在电梯电路中，还利用来控轿门速度、自门限位，轿厢上、下限位保护。PLCPLC基本结构PLC一般微型算软件两大部组成PLC硬件由微处理器(CPU)、存储器(EPROM，ROM)、输入输出(I/O)部件、电源部件、编器、I/O他外备组成各部通过总线(电源总线、总线、地址总线、数据总线)连接而成93.4PLCPLC电输 输 微 处 受入 入 器算 控制外 外 存储 I I设EPRO / /O O3.4 PLC件结构图PLCPLCPLCPLCPLC本身运行EPROM由根据需要而编写。硬组成了一个完整PLC他们相辅相成缺一不。PLC编器有本工作状态即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运行状态编器过执行反映要求来实现功能。了使STOP、通等5这种周始方式称为扫描方式由算指令速度极高从-关来看，似乎同PLCPLC般采扫描方式PLC首先进初始包括清除I/OI/O行这个分为个阶段。采阶段采阶段PLC扫描方式所有I/O的采后刷新阶段这两个阶段即使发生I/O也会改所度个扫描周均被阶段阶段PLCCPU总由上从左右顺扫描梯形图。进算RAM对位定所定指令算算、、传达等。刷新阶段刷新阶段CPU按照I/O对刷新所有锁电路，再经电路驱动这才PLC真正/滞后间输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。输入模块的 CPU滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作是产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值为 10ms左右。10ms1ms10ms1msms—。PLC原因是因为具有下优点：1、灵活、通用在继电器控制系统中，使用的控制器件是大的继电器，整个系统是根据设计好的电器控制图，由人工布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费时费力。如果因为工艺上的稍许变化，需改变电器控制系统的话，那么原先的整个电器控制系统将被全、焊接、固定等工作浪费了大量人力、物力和时间。可编程器是通过存储在存储器中程序实现功能如果功能需要改变话，只需要修改程序以及改动极少量接即可。且同一台可编程器还可以用不同对象只要改变软件就可以实现不同要求因此具有很大灵活性、通用性。2、可靠性高、抗干扰能力强对来说可靠性、抗干扰能力是非常要指标如何能在各种工作环境和条件(等)低是一种。现PLC用了很高电器件大量动作电来可靠性程是用继电器所法比拟。为了保证 PLC能在恶劣工业环境可靠工作在和造过程中取了一列硬件和软件方面抗干扰措施可以适应恶劣工业应用环境。3、操作方便、维修容易PLC用电作人和功能编程用程序和编、修改程序。对用来说不需要。工程编的程序只要作说作人就可以用。4、功能强现PLC不仅具有条件、时、数和步等功能且还能A/D、D/A、和以及通和过程等。因此可开量又可模拟量；既可一个又可一个群；既可简单又可复杂；既可现场又可远程。5、积小、量轻和易实现电一化PLC用了电。因此具有、量、功低。且PLC是工用、固用、具备很强可靠性和抗干扰能力因实现电一分理想备。同可编程序器有不在性要高电器和单力要且通用性不不同可编程序器以。PLC分析PLCPLC1①继电器；PLC价格仅PLC一而可靠性选择时需要又一重要2周期长短不论旧进行改造周期短品改造不需改不仅节约了劳而品要继电器半导体不PLC可为PLC改要件进行一改可要改要重改可又可以达到事半功倍。据查我国 70%采继电器进行除了可靠性差序也很繁杂案确立到技术条件施图作量很大势必造周期长而采PLC可大大缩短周期些文件资料也不必绘图人员完全可利编器屏幕显示输入或修改序得梯形图准确误地反映要求编人员也可根据品提出要求重编写序并把它存储EEPROM模块去需要加哪品序操作人员可随时既简便又保密。PLC发展趋势PLC要一体价格更。1、主要DCSDCS和通信能力强PLC一个重要，PLC、I/O上与工业算、以太、MAP等相连构成整个工厂自动。2、多功能随着自调整、步进电、位置、伺服等模块PLC领域更加宽广。PLC保护措施PLC可靠性，一PLC备抗干扰能力；另一，要求工程、安装施工和使用维护中引起高度重视，多配合才能完善解决问题，有强抗干扰性能。性，中和一护施。用相电进电相QF整个电通，可完成主电护又可便日常维护。FU1至 FU4六个熔器起过护作用，防止各回生现象FR1、FR2、FR3个热继电器对负载电M1、M、M3起18]过载护作用，消除主要安全隐患 。抗干扰施可以提高测精度和工作可靠性,而抗干扰又不能完全依靠因此PLC时,还应进抗干扰处理,进一步提高可靠性。220V电经过1：1隔离变压器后再电，使电与控有合电连程完。合其高大，可有以上进，电干扰。压器次侧对悬浮，可以防止操作过程中触电。PLC选型136出为完成所工艺流程，器能有较强浮运算能力和掉电保持能力根据开关备并考虑10％－15%裕量本采用松下FP-XC30T可编程器,器有1614出FP-X列可编程器具有如下特：大容量浮PID32us本指令只0.32us，可进行快速扫描。54对用户逐步扩展求可通过扩展插件轻松地提供性能。三、可以通过普通USB算实现简单连接可实现三种通信功能。程性可通过工具FPWIN程可完PLC机程保用户程可以、具有通信功能指令件。、具有完高功能可以通过脉冲出插卡可用高速数器和脉冲输出功能。3.1 PLCI/O分配端口 信号 注释X0 SQ0 XX1 SQ1 XX2 SQ2 XX3 SQ3 XX4SQ4Y一X5SQ5Y下一X6SQ6Y二X7SQ7Y下二X8SQ8光电开关一X9SQ9光电开关二X10SB0启动按钮X11SB1复按钮X12SB2停止按钮Y0KM0X前伸Y1KM1X后缩Y2KM2Y升Y3KM3Y下降Y4KM4气夹夹紧Y5KM5气夹放松PLCPLC3.6PLCFP-XC30T1614136。外部3.6具体3.。PLCPLC4件设计、灵魂脱离了成了废物正没有了一样。所以说在一个中作用非常巨大只有得到才能达到准确目。本章主要介绍了具。PLC件部分与微型算一样除了以外还必须有。才能构成一台完整PLC。PLC分为两部分:和应用存储器称为程序存储器。PLCPLCCPU最大可寻址存储空间各不相同PLC工作原理其存储空间一般包括以下三个区域：程序存储区，RAM（I/O区和和用程序存储区。（一程序存储区：在程序存储区中存放相算作程序。包括程序、在EPROM中用不能存。和一定了该 PLC各项能。（二RAMRAMI/O区以各（：、据存器、时器、数器、变址寄存器、累加器存储区。I/O区：PLC只是在样才各和据在才和据相应外。要有一存储（RAM供放I/O状态和数据这些存储单元称作I/O开关量 O占单元位（bit,一个模拟量 I/O占单元字（6个bit)。因此整个I/O映区可看作开关量I/O映区和模拟量I/O映区两部分组成。存储区：I/O区以外RAMPLC部各（、数据存器、器、器、址存器、器存储区。存储区分为具有PLCPLC的“零”。（三）用户程序：用户程序放用户编用户程序不同类型PLC容量各不相同，一般来说PLC型增大其容量也相应增大不过对新型PLC其容量可根用户需要而改变。体设计机械手的动作实现过程根工作流程本采用顺序方式进软件动主要可为取料、送料两个工作过程。上升/伸/缩动作、放松/夹紧是通过别三个来13。下动不PLCY1KM1关输2KM2通二上升上升底上关上升回主Y0KM0一伸伸关伸Y3，KM3