机械手电气控制系统设计

《PLC技术与工程应用》课程设计任务书 课题名称： 机械手电气控制系统设计专业班级： 电气自动化技术102班 姓名： 学号： 河南机电高等专科学校自动控制系《PLC技术与工程应用》课程设计任务书机械手控制-PAGE9-1、概述机械手是工业生产过程中常见的自动化设备，它具有工件的自动取拿、移动和输送功能。机械手机构控制涉及了PLC、传感器、电机驱动等技术。机械手实验设备如图1所示。该设备可以实现手臂的左右摆动、伸出与退回、上下移动、机械手指的夹紧与张开等四自由度动作。图1.机械手实验设备1.1输出驱动单元该设备四自由度动作由四台直流电动机驱动，每台电动机可进行正反转运行。左右摆动由齿轮组啮合实现减速传动；伸出与退回、上下移动由直流减速电机驱动丝杠--螺母结构完成；机械手指的夹紧与张开由直流减速电机驱动连杆结构实现。该设备共有8个动作，由控制器输出信号驱动。1.2输入检测单元每个自由度运行极限位置设置了两个行程开关，用于判断当前动作是否到位。该设备共有8个行程开关作为控制器的输入信号。2、输入输出接口电路介绍 机械手实验设备既是所谓控制对象，对于一般工业控制，其控制核心使用可编程控制器(PLC)。设计输入输出接口电路(如图2所示)的目的是为解决机械手设备输出驱动单元、输入检测单元与PLC之间的信号接口问题。图中上层电路板是驱动电路板，下层电路板左侧是输入接口电路板，右侧是输出接口电路板。图2.输入输出接口电路板2.1输入接口电路板输入接口电路板原理图如图3所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态转换为统一的电平信号(逻辑1：24VDC；逻辑0：0VDC)。板上设有光电隔离电路，将内外电源隔离，以保护设备安全。图3.输入接口电路板电气原理图 本设备8个输入信号，对应输入接口电路板的8根输入信号线。各信号线对应的行程开关如表1所示。表1.输入信号线与行程开关对应关系表输入信号线序号(自左到右)对应行程开关备注1左转到位I0.32右转到位I0.43退回到位I0.54伸出到位I0.65上移到位I0.76下移到位I1.07手指张开到位I1.18手指夹紧到位I1.22.2输出接口输出接口(如图4所示)由两块电路板构成：驱动电路板和输出接口电路板。它们的功能是将PLC输出的控制信号用于驱动继电器动作，从而控制电动机正向或反向运行。输出接口电路板上也设有光电隔离电路，可将内外电源隔离。左图为驱动电路板电气原理图，继电器A吸合、B释放，对应的电机正转；继电器A释放、B吸合，对应的电机反转；继电器A、B同时释放，电机停止运行；不允许二者都吸合。右图为输出接口电路板电气原理图，当PLC输出的某路控制信号有效时，对应的输出信号有效，从而可以使得对应的继电器吸合。图4.输出接口电路电气原理图(左图为驱动电路板，右图为输出接口电路板)本设备有8个输出控制信号，对应输出接口电路板的8根输出信号线。各输出信号线对应的电动机动作关系如表2所示。表2.输出信号线与电动机动作对应关系表输出信号线序号(自左到右)对应电动机备注1摆动电机左转Q0.02摆动电机右转Q0.13水平电机伸出Q0.24水平电机退回Q0.35垂直电机上移Q0.46垂直电机下移Q0.57手指电机张开Q0.68手指电机夹紧Q0.7

3、电气原理图控制流程图组态控制5.1创建系统画面5.2I/O口设备组态，建立组态与PLC的设备连接5.3通过使用开发系统中工具箱的工具画出机械手控制系统的监控画面5.4定义立体车库的动画连接输入输出I/O表输入状态输入点启动I0.0停止I0.1复位I0.2左转到位I0.3右转到位I0.4退回到位I0.5伸出到位I0.6上移到位I0.7下移到位I1.0手指张开到位I1.1手指夹紧到位I1.2输出状态输出点摆动电机左转Q0.0摆动电机右转Q0.1水平电机伸出Q0.2水平电机退回Q0.3垂直电机上移Q0.4垂直电机下移Q0.5手指电机张开Q0.6手指电机夹紧Q0.7输入I/O点输出I/O点参考文献[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京航空航天大学出版社，2007[2]西门子(中国)有限公司.S7-200可编程控