基于PLC毕业设计

杭州万向职业技术学院毕业设计说明书题目：基于PLC机械手模拟系别：应用工程系专业：机电一体化技术班级：机电082班姓名：范赟指导教师：唐美玲5月20日毕业设计(论文)原创性申明本人所呈交毕业设计(论文)是本人在导师指导下进行设计创作(撰写)工作所取得结果据我所知除设计(论文)中已经注明引用内容外本设计(论文)不包含其余个人已经发表过结果对本设计(论文)研究做出主要贡献个人和集体均已在设计(论文)中作了明确说明并表示谢意作者署名：日期：目录1引言 12设计目标和任务要求 22.1设计目标 22.2设计任务 23机械手PLC控制设计 23.1依照工艺过程分析控制要求 23.2系统控制模板 33.3输入/输出设备及I/O分配 43.4PLC选择 53.5PLC程序设计 54设计体会与心得 8参考文件 8致谢 91引言伴随工业自动化普及和发展控制器需求量逐年增大搬运机械手应用也逐步普及机械手：mechanicalhand也被称为自动手autohand能模仿人手和臂一些动作功效用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具自动操作装置它可代替人繁重劳动以实现生产机械化和自动化能在有害环境下操作以保护人身安全能够愈加好地节约能源和提升运输设备或产品效率以降低其余搬运方式限制和不足满足当代经济发展要求因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成手部是用来抓持工件（或工具）部件依照被抓持物件形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多个结构形式如夹持型、托持型和吸附型等运动机构使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现要求动作改变被抓持物件位置和姿势机械手种类按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等机械手通惯用作机床或其余机器附加装置如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件在加工中心中更换刀具等通常没有独立控制装置有些操作装置需要由人直接操纵如用于原子能部门操持危险物品主从式操作手也常称为机械手机械手在铸造工业中应用能深入发展铸造设备生产能力改进热、累等劳动条件就个人而言希望经过这次毕业设计对未来将从事工作进行一次适应训练从中锻炼自己分析问题、处理问题能力为今后工作打下一个良好基础因为能力所限设计还有许多不足之处恳请各位老师给予指教2设计目标和任务要求2.1设计目标（1）经过试验掌握PLC控制系统硬件电路、程序设计方法及对编程软件编辑和调试（2）了解机械手工作原理（3）掌握次序控制设计法方法和技巧2.2设计任务机械手动作示意图如图2-1所表示它是一个水平/垂直位移机械设备用来将工作由左工作台搬到右工作台图2-1机械手工作示意图3机械手PLC控制设计3.1依照工艺过程分析控制要求本试验是将工件由A处传送到B处机械手上升/下降和左移/右移执行用双线圈二位电磁阀推进气缸完成当下降电磁阀通电时机械手下降；当下降电磁阀断电时机械手下降停顿只有当上升电磁阀通电时机械手才上升；当上升电磁阀端电时机械手上升停顿一样左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制机械放松/加紧由一个单线圈两位置电磁阀（称为加紧电磁阀）控制当该线圈通电时机械手加紧该线圈断电时机械手放松当机械手处于原点时（即左限位开关SQ4和上限位开关SQ2合上）开启以后机械手移向A点加紧工件然后回到原位移向B点放下工件再回到原位完成一次动作机械手动作过程如图3-1所表示图3-1机械手传送工件系统示意图从原点开始按下开启按钮时下降电磁阀通电机械手下降下降到底时碰到下限位开关下降电磁阀断电下降停顿；同时接通夹紧电磁阀机械手夹紧夹紧后上升电磁阀通电机械手上升上升到顶时碰到上位开关上升电磁阀断电上升停顿；同时接通右移电磁阀机械手右移右移到位时碰到右限位开关右移电磁阀断电右移停顿若此时右工作台上无工作则光电开关接通下降电磁阀通电机械手下降下降到底时碰到下限位开关下降电磁阀断电下降停顿；同时夹紧电磁阀断电机械手放松放松后上升电磁阀通电机械手上升上升到顶时碰到上限位开关上升电磁阀断电上升停顿；同时接通左移电磁阀机械手左移左移到原点时碰到左限位开关左移电磁阀断电左移停顿至此机械手经过八步动作完成一个周期即为：原位下降夹紧上升右移左移上升放松下降3.2系统控制模板机械手模拟控制系统模拟示意面板图如图3-2所表示图3-2机械手模拟控制系统模拟示意面板图3.3输入/输出设备及I/O分配1.输入设备--------用以生产输入控制信号本设计中应包含：开启开关其上限、下限、左限、右限位置限位开关（试验中由手动纽扣开关代替）2.输出设备-由PLC输出信号驱动执行元件本设计中应包含下降电磁阀、上升电磁阀、右移电磁阀、左移电磁阀、夹紧电磁阀（试验中由LED显示灯代替）、原点指示灯各输入/输出设备配置如图3-1所表示3.机械手模拟控制系统输入/输出分配表如3-1所表示表3-1机械手模拟控制系统I/O分配表输入信号输出信号名称输入点编号名称输入点编号开启按钮SB1X000机械手下降指示灯YV1Y000下限位按钮SQ1X001机械手夹紧/放松指示灯YV2Y001上限位按钮SQ2X002机械手上升指示灯YV3Y002右限位按钮SQ3X003机械手右移指示灯YV4Y003左限位按钮SQ4X004机械手左移指示灯YV5Y004机械手复位指示灯HLY005依照所确定用户输入设备及输出设备可画出PLCI/O连接图如图3-3所表示由图可见PLC共需要5点输入6点输出主机模块COM接主机模块输入端COM0和输出端COM1、COM2、COM3；主机模块24+、COM分别接在试验单元V+COM图3-3机械手模拟控制系统I/O接线图3.4PLC选择该机械手控制为纯开关量控制且所要I/O点数不多所以选择通常小型抵挡机即可该控制系统要实现是步进控制能够用通常PLC所具备移位存放器和移位指令来编程但若选择具备步进指令功效或鼓型控制器功效PLC则实现步进控制就愈加方便了因为所要I/O点数为5/6点考虑到机械手操作工艺固定PLCI/O点基本上可不留裕量依照资料机型故选择三菱FX1N-40MR机型（需要比较价格同时考虑使用维修方便等原因使之愈加经济合理）3.5PLC程序设计一、机械手动作模拟程序梯形图如图3-4所表示图3-4机械手动作模拟程序梯形图程序分析：（1）X002和X004接通时上限位和左限位闭合机械手在远点位置M100置"1"常开接点接通使得Y005接通原点指示灯亮（2）这时按下手动按钮SB1使得位左移SFTL指令【SFTLM100M101K9K1】执行M100：源位元件起始地址只能是位元件（XYMS）M101：目标位元件起始地址只能是位元件（YMS）K9：目标位元件个数只能是数值K1：移动个数只能是数值在这里SFTLM100M101K9K1--K9为目标元件个数K1表示一次移动1位这里指M100值传给M101使得M101置"1"M100置"0"依次传到M109形成一个循环直到同时复位（3）M101接通下降指示灯Y000亮当碰到下限为开关使X001接点接通把M101值传给M102使得M102接通执行指令【SETM200】（把M200置"1"）和时间继电器T0经过1.7秒后时间继电器T0延时闭合常开接点接通把M102值传给M103接通上升指示灯Y002碰到上限开关使X002接点接通把M103值传给M104接通右移指示灯Y003碰到右限位开关使X003接点接通把M104值传给M105接通下移指示灯Y000碰到下限位开关使X001接点接通把M105值传给M106执行指令【RSTM200】（把M200置"0"）和时间继电器T1过1.5秒后时间继电器T1延时闭合常开接点接通把M106值传给M107接通上升指示灯Y002碰到上限开关使X002接点接通把M107值传给M108接通左移指示灯Y004碰到左限位开关使X004接点接通把M108值传给M109使M109置为"1"执行指令【ZRSTM101M109】使得复位M101开始到M109结束（4）手动按钮SB1断开执行指令【ZRSTM101M109】和【RSTM200】结束程序二、设计机械手动作三位置动作模拟如图3-5所表示图3-5三位置机械手传送示意图从原点开始按下开启按钮下降电池阀通电机械手下降下降到底时碰到下限位开关下降电池阀断电下降停顿；同时接通夹紧电磁阀机械手夹紧夹紧后上升电磁阀通电机械手上升上升到顶点时碰到上限位开关上升电磁阀断电停顿上升；同时接通右移电磁阀机械手右移右移到位时碰到中限位开关右移电磁阀断电右移停顿下降电磁阀通电机械手下降下降到底时碰到下限位开关下降电磁阀断电下降停顿；同时夹紧电磁阀断电机械手放松放松后上升电磁阀通电机械手上升上升到顶点时碰到上限位开关上升电磁阀断电上升停顿；同时接通右移电磁阀机械手右移右移到位时碰到右限位开关右移电磁阀断电右移停顿；同时延时开关延时闭合机械手停顿运动延时开关闭合；同时接通左移电磁阀机械手左移左移到位时碰到中限位开关左移电磁阀断电左移停顿下降电磁阀通电机械手下降下降到底时碰到下限位开关下降电磁阀断电下降停顿；同时夹紧电磁阀通电机械手加紧加紧后上升电磁阀通电机械手上升上升到顶点时碰到上限位开关上升电磁阀断电上升停顿；同时接通右移电磁阀机械手右移右移到位时碰到右限位开关右移电磁阀断电右移停顿下降电磁阀通电机械手下降下降到底时碰到下限位开关下降电磁阀断电下降停顿；同时夹紧电磁阀断电机械手放松放松后上升电磁阀通电机械手上升上升到顶点时碰到上限位开关上升电磁阀断电上升停顿；同时接通左移电磁阀机械手左移左移到位时碰到左限位开关左移电磁阀断电左移停顿至此机械手18步动作完成了一个周期动作程序如图3-6所表示图3-6三位置机械手动作模拟程序梯形图4设计体会与心得毕业设计是学生完成本专业教学计划最终一个极为主要实践性教学步骤是使学生综合利用所学过基本理论、基本知识与基本技能去处理专业范围内工程技术问题而进行一次基本训练这对学生即将从事相关技术工作和未来事业开拓都具备一定意义其主要目标：一、培养学生综合分析和处理本专业通常工程技术问题独立工作能力拓宽和深化学生知识二、培养学生树立正确设计思想设计构思和创新思维掌握工程设计通常程序规范和方法三、培养学生树立正确设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算数据处理编写技术文件等方面工作能力四、培养学生进行调查研究面向实际面向生产向工人和技术人员学习基本工作态度工作作风和工作方法参考文件[1]陈立定吴玉香苏开才编.电气控制与可编程控制器.华南理工大学出版社..[2]魏斌孙健编.可编程控制器试验与实训教程.中国水利水电出版社..[3]高勤田培成编.可编程控制器原理及应用（三菱机型）.电子工业出版社..[4]赵俊生等编.电气控制与PLC技术项目化理论与实训.电子工业出版社..[5]刘艳梅陈震李一波等编著.三菱PLC基础与系统设计.机械工业出版社..[6]巫莉黄江峰编.电气控制与PLC应用.中国电力出版社..致谢感激我导师唐美玲老师以及班主任丑幸荣老师对我学习中细心照料他们严谨细致、一丝不苟作风一直是我工作、学习中榜样；他们循循善诱教诲和不拘一格思绪给予我无尽启迪感激唐美玲等老师对我教育培养他们细心指导我学习与研究