机械手PLC自动控制系统的设计

浙江工业职业技术学院(2009届)机械手PLC自动控制系统的设计学生姓名 指导教师word文档可自由复制编辑 .1PLC结构...............................................8 1 3 4阔的发展前景。随着工业自动化的发展,出现了数控加工中心,它在常见的上下料工序,通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自接线繁杂,易受车体振动干扰,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题。可编程序控制器PLC控制的上下料机械手控制系统动作简性,降低了维修率,提高了工作效率。机械手技术涉及到力学、机械可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领和运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生第一章机械手硬件系统能模仿人的手和臂某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物立的控制装置。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的主从式操作手也常称为机械手。1.2机械手原理机械手的动作流程如图1-1所示：图1-1机械手动作示意图机械手的操作面板如图1-2所示： 手动单步图1-2机械手操作面板示意图1.3机械手控制要求工件台A、B上工件的传送不用PLC控制；机械手要求按一定的顺序动作，启动时，机械手从原点开始按顺序动作.停止时，机械手停止word文档可自由复制编辑利用按钮对机械手的每一步动作单独进行控制，例如按“上升”2.单步工作方式从原点开始,按自动工作循环的工序,每按一下起动按钮,机械手3.单周期工方式4.连续工作方式开始开始是否图1-3机械手系统过程示意图word文档可自由复制编辑第二章PLC硬件系统模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及2.面向控制过程的编写语言，容易掌握4.网络功能强大5.体积小、重量轻的特点是结构简单、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现的2.模块式结构控制要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线相互联系。其中PLC扫描可按固定顺序进行，也可按用户程序规定的可变一个大控制系统中，需要处理的I/0点数较多。通过不同的组织模块的安排，采用分时分批扫描执行的方法，可缩断扫描周期和提高控制的实时相应性。PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，减少外界干扰的影响。PLC的工作过程分三个阶段进行，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。如图所示：输出端输出端子输出寄存器输出状态寄存器读写程序执行读输入状态寄存器输入锁存器输入端子2.3PLC机型的选择如何在实际应用时选择合适的PLC设备，也是很关键的问题。首先是选用合适厂家的产品。目前市场上的PLC产品很多。最具代表性的有日本立石公司欧姆龙-OMRON、德国西门子公司以及日本三菱公司的可编程控制器(PLC)系列产品。其中OMRON的PLC,以方面是由于它配有较强的指令系统。我国普遍使用的小型(PLC产品是OMRON产品。立石公司欧姆龙-)OMRON首推C系列PLC。西门子PLC产品品质精良但价格昂贵。三菱公司则推出整体式PLC。当word文档可自由复制编辑PLC厂家确定后,便可根据PLC的技术指标来选择合适的PLC设重要)的一项指标、扫描速度、指令条数、内存容量等。通过对我设计的机械手系统分析，使用了18个输入点，出于要预留20%的空点，故决定选择三菱FX2N-48MR的PLC。I/0分配表如表2-1所示。输入信号输出信号名称代码输入点编号名称代码输入点编号手动挡松开按钮回原位挡下限位开关单步挡上限位开关单周期挡右限位开关连续挡左限位开关回原位按钮启动按钮输出信号停止按钮名称代码输出点编号下降按钮下降电磁阀线圈上升按钮上升电磁阀线圈右行按钮右行电磁阀线圈左行按钮左行电磁阀线圈夹紧按钮松紧电磁阀线圈word文档可自由复制编辑2.5PLC外部接线图本次设计的机械手的PLC控制外部接线图如图2-2所示：PLCX11a手动单步连续起动停止下降上升右行左行夹紧松开~2209图2-2PLC外部接线图PLC基本设计一般包括总体设计、硬件设计软件设计和系统调2.分配输入、输出设备。即确定哪些外围设备是送信号到PLC,哪些3.设计PLC程序并画出梯形图。梯形图体现了按照正确顺序所要求输出数量确定下来,然后按需要确定各控制动作的顺序和各个控制梯形图。梯形图从左母线开始的逻辑行,必须终止于一个继电器线圈图3-1总体结构2.公用程序公用程序如图3-2所示，左限位开关X21、上限位开关X17的常开触点和表示机械手松开的Y4的常开触点的串联电路接通时，辅助继电器MO变为ON,表示机械手在原位。公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于受动工作方式时，必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器(M11-M18)复位，同时将表示连续工作状态的M1复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异被复位，初始步为不活动步，系统不能在单步、单周期和连续工作方word文档可自由复制编辑原位M0初始SETM10MQRSTM10图3-2公用程序3.手动程序手动程序如图3-3所示，手动工作时用X10～X15对应的6个按钮控制机械手的上升、下降、左行、右行、松开和夹紧。为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了一些必要的联锁，例如上升与下降之间的互锁；上升、下降、左行、右行的限位；上限位开关X17的常开触点与控制左、右行的Y3和Y2的线圈串联，使得机械手升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时与别的物体X15X15松开4图3-3手动程序4.自动程序word文档可自由复制编辑—H14—N16—M17-18—(T0]图3-4自动程序5.回原位程序如图3-5所示为机械手自动回原点程序，在回原点工作方式(X1为ON),按下回原点起动按钮X5,M3变为ON,机械手松开和上升，序中，初始步MO被置位，为进入单周期、连续和单步工作方式作好准备。图3-5回原位程序word文档可自由复制编辑3.3机械手指令语句机械手的指令语句表如图3-6所示图3-6机械手指令语句word文档可自由复制编辑1)前两年半的时间都在学习工业自动化的理论基础知识，并未2）设计是理论与实践相结合，巩固基础知识与培养创新思维本论文是在陈怀忠老师的悉心教诲指导下完成的，在整个毕业设计期间，得到了导师的认真指导和帮助，导师的严谨学风和渊博学识使本人受益匪浅，在此表示诚挚的敬意和由衷的感谢。同时要感谢电气工程分院领导和老师给我们提供了良好的环境和热心指导。在整个设计过程中，我不但巩固了已经所学的许多基础知识和专业知识，而且在查