PLC毕业课程设计报告(机械手)

UMLNGVOCATIONALUNLVEIRSITY机电工程系PLC课程设计报告题目:基于题目:基于PLC控制的机械手专业：机电一体化班级：10机电2班学号：姓名：指导老师：答辩日期：2012年月日、课程设计的目的1、 对所学的PLC知识的综合应用2、 提高自学能力3、 提高PLC控制系统的安装与调试能力4、 提高PLC程序的设计能力，特别是对步进顺序控制编程方法的应用5、提高了PLC外部接线能力二、课程设的任务H1上限位H2H1上限位H2左旋限位H3下限位H4抓紧限位H5右旋限位H6物体检测图（1）如图（1）的机械手所示，它的工作任务是将B运输带上的工件搬运到A运输带上。该机械手主要由能提供上下与左旋右旋的运动机构组成，工作过程如下：1、 机械手位于初始位置（压合上限位和左旋限位）时，按下启动按钮SB，当物体检测H6发出信号时，机械手开始夹工件，夹紧电磁阀得电2、 当H4被压合时，工件被夹紧，右旋电磁阀得电，机械手抓紧工件右旋，直至压合右旋限位H5。3、 机械手下降，下降电磁阀得电，机械手下降直至压合H3。4、 夹紧电磁阀失电，放松电磁阀得电，放工件到A运输带上，1S后认定已经放松5、 上升电磁阀得电，机械手上升，直至压合H1。6、 机械手向左旋，左旋电磁阀得电，机械手左旋直至压合H2,机械手回到原点，完成一个循环。设计要求：合理利用PLC硬件和软件的资源相结合，合理布置输入和输出端口，合理应用PLC的各种指令，使程序简单易懂便于维修，且能够完成PLC的控制要求。控制要求：机械手能够循环进行工作，且机械手必须在原位时才可以停车，并有断电保持的功能，以免工作过程中有意外的事故发生。三、对所设计的任务进行分析1、 用PLC来实现该机械手的控制的优缺点PLC是存储控制的一种装置，其控制功能是通过存放在存储其内的程序来实现的，若需要对控制要求做修改的话，只需改变内部的程序便可，使硬件软件化，因此它在工业控制中的地位越来越高，它具有以下特点：可靠性高，编程简单易学，通用性强，使用方便，系统设计周期短，对生产改变适应性强，安装简单，调试方便，适应工业环境。分析机械手的工作过程和控制要求，该工作过程可以方程若干个工作步，且各步个所需完成的功能和转换条件都非常的清晰明确，因此我们可以利用PLC步进顺序控制的方法来完成编程，且要完成断电保持的功能可以用KEEP指令来实现，即使在停电时也可以存储之前的状态，把WR区域做为中间继电器使用。因此可以用PLC来实现机械手的控制。2、 PLC的选型PLC的选型与其输入，输出端子有关，开关量输出单元通常有继电器输出单元，晶体管输出单元，以及晶闸管输出单元，其各自特点如下：A、 继电器输出单元为有触点输出主式，适用于低频大功率直流或交流负荷B、 晶体管输出单元为无触点输出方式，适用于高频小功率流直流负荷。C、 晶闸管输出单元为无触点输出方式，适用于高速大功率交流负荷。基于机械手的控制要求，继电器型是不能实现的，由于设计要求不高，控制系统比较简单，对输入与输出的端子要求不用那么多，且考虑到学校的提供的设备，因此使用OMROM_CP1HPLC即可实现，即经济右可以合理利用学校提供的设备。I/O分配表及外部接线图A、I/O分配表：输入输出操作功能地址操作功能地址启动总按钮0.00传送带电磁阀YV1100.00上限位开关SQ10.01放下电磁阀YV2100.01左旋限位开关SQ20.02右旋电磁阀YV3100.02下限位开关SQ30.03左旋电磁阀YV4100.03抓紧限位SQ40.04加紧电磁阀YV5100.04右旋限位SQ50.05下降电磁阀YV6100.05物体检测SQ60.06上升电磁阀YV7100.06停止按钮0.07复位按钮0.08B、外部接线图

4.1、启动与停止模块的分析根据I/O口的分配，系统启动的按钮为0.00,当按下0.00时，W0.00得电，通过使IL与ILC自锁让整个系统进行工作，当机械手在原位且无夹物体时，按下停止按钮0.07，W0.00失电，IL与ILC互锁，控制系统便可停止工作。程序如图三（3）所图（4）4.2、复位模块的分析当机械手在工作时，突然断电，此时若机械手刚好有夹住东西在作业便会造成危险，因此我们变设计了复位的功能，让机械手在断电时还能夹住东西，不造成危险，在机械手的主要工作过程的系统中，在本设计中用IL与ILC进行自锁使其工作，因此我们用KEEP在IL与ILC互锁时仍不断电的特性来使物体在断电后仍夹住，当在上电时对电路进行复位，让机械手再继续执行没完成的工作。在本设计中，在断电后先按复位键2.08，使W0.05得电，因为在断电前，以使用KEEP在每一个步骤执行时都立即保持，复位后，机械手即可按刚才没执行完的继续往下执行，复位程序程序如图（5）所示。1:0.03 TO.052.03—II （复位按键）右旋保持、下降保持）放物体保持）上升，左旋保持）

Wl.OSWl.OO1tlKEEP(011)HU.07111馳Wl.Oly?il.O5EHH'fOll)HU.00Wl.OO Tl 原蚀（夹紧物体的保持）图（5）4.3、利用限位开关使机械手完成各个动作的控制分析在本设计中，机械手的执行步骤是按顺序一步一步按照要求往下执行的，每步都是用限位开关来控制的，执行完一个循环完后再继续下一个循环。按照该设计的特点，在编写程序时采用按顺序控制的设计方法，按照动作的先后顺序进行控制。这样程序结构清晰，可读性好，对于日后在程序上的修改比较方便。本设计的机械手必须在原始位置等待启动，既上限位和左限位的限位开关的必须压住。在启动后，发出检测物体的信号（用2..06控制），机械手开始夹物体，等到加紧限位压住后（用2.04控制），机械手开始右旋，左旋限位放开（用2.02控制），到达右旋限位（用2.05控制）后就下降到达下降限位，上限位放开（用2.01控制），放下物体，带20S后再上升，到达上限位（用2.01控制）后左旋，到达左旋限位后就停下来，即回到原点，等待下一次的执行命令。在执行完上一个步骤完后用下一个步骤来停止上一个步骤。程序设计如图（6）所示。

W1.02 1:0.05TI 1I-2.05Fl.04W1.03r■降W1.03TI TfiTO.03 HD.00 HD.01TI 1I 1I—夹紧僅悴 T隣惺幷1:0.03 W1.03W1.02 1:0.05TI 1I-2.05Fl.04W1.03r■降W1.03TI TfiTO.03 HD.00 HD.01TI 1I 1I—夹紧僅悴 T隣惺幷1:0.03 W1.03TI 1I-下限也 Tfi2.03Fl.05Wl.Oilr^.Wl.OilII 开始敖物粹TO.03 HD.02 HD.00敖惺悴 夹枭惺幷W1.06W1.05HD.00—M-W1.05-o-扳下物体W1.06r^.尼时薜尼时薜号设賈值上升图（6）4.4输出模块的程序设计与分析每一个步骤在执行时都用与一个辅助继电器连接，最后再送到电磁阀来控制机械手的执行步骤，对与夹紧电磁阀在得电后要自锁住，放开电磁阀也是一样要自锁。程序设计如图（7）所示。WO.00W0.02卄y：100.00Y—4:100.00用送带W1.02y：100.02oW1.07y：ioo.03oW1.01夹：G!WO.00W0.02卄y：100.00Y—4:100.00用送带W1.02y：100.02oW1.07y：ioo.03oW1.01夹：G!：1LII：|.O-JW1.05

—kb-

放下•物体Q:100.OilY—H0.00开:结放物体4:100.01W0.02-kbQ:100.0^1—kb-夬枭物体0:100.01 |-_-| '-.J1放H0.00—kb-y：100.05Y：—W1.06上升y：ioo.06Y—上升IL匚3[1亍11S除互恢图（7）五、触摸屏的设计五、触摸屏的设计在本设计程序完成的基础上，还要实现用触摸屏来模拟机械手的执行过程。本课程设计采用的是威仑通软件MT500,其中机械手的原图与限位开关，指示灯都是通过新建图库完成的。对于限位开关在设计的过程中采用的是切换开关，且采用的都是位状态的切换开关，实现限位开关的压下与放开两种状态。开始、停止、复位检测物体都用复归型开关。画完后的图形如图（8）所示图（8）图（8）六、课程设计的心得体会PLC是一种专用于工业控制的可编程逻辑控制器，需要硬件与软件的结合，在硬件方面主要通过I/O通道与工业系统连成一个整体，在软件方面在本设计中主要是用OMRONA—CP1H软件编写，实现所要达到的功能。通过这次的课程设计，我们学会了完成一个设计所需要的步骤。首先必须的对整个设计任务做一个整体的分析，决定采用的编程方法，再对该设计所要用到的I/O口做分配，以免因为I/O口的重复而对设计造成干扰。因为在本设计中在完成机械手的一系列动作时，用到很多辅助继电器，若重复使用就会造成机械手误动作，使机械手在工作过程中造成危险。其次在完成设计任务后我们还要完善设计，即考虑所用到的指令在编写的程序里是否可行，是否会发生冲突。本设计在完成机械手基本动作外，还要考虑因为突然断电对机械手的影响。通过使用KEEP指令保持继电器时，即使停电时也能储存之前的状态，且IL与ILC的互锁不会对KEEP产生影响。这样即使在系统突然断电后，在上电时按下复位按钮机械手即可