浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院(2009屆)機(jī)械手PLC自動控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師word文檔可自由復(fù)制編輯 .1PLC結(jié)構(gòu)...............................................8 1 3 4闊的發(fā)展前景。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,出現(xiàn)了數(shù)控加工中心,它在常見的上下料工序,通常仍采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自接線繁雜,易受車體振動干擾,而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題?？删幊绦蚩刂破鱌LC控制的上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)動作簡性,降低了維修率,提高了工作效率。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械可編程控制器（PLC）是在計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)和運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機(jī)械設(shè)備或生第一章機(jī)械手硬件系統(tǒng)能模仿人的手和臂某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。1.2機(jī)械手原理機(jī)械手的動作流程如圖1-1所示：圖1-1機(jī)械手動作示意圖機(jī)械手的操作面板如圖1-2所示： 手動單步圖1-2機(jī)械手操作面板示意圖1.3機(jī)械手控制要求工件臺A、B上工件的傳送不用PLC控制；機(jī)械手要求按一定的順序動作，啟動時，機(jī)械手從原點(diǎn)開始按順序動作.停止時，機(jī)械手停止word文檔可自由復(fù)制編輯利用按鈕對機(jī)械手的每一步動作單獨(dú)進(jìn)行控制，例如按“上升”2.單步工作方式從原點(diǎn)開始,按自動工作循環(huán)的工序,每按一下起動按鈕,機(jī)械手3.單周期工方式4.連續(xù)工作方式開始開始是否圖1-3機(jī)械手系統(tǒng)過程示意圖word文檔可自由復(fù)制編輯第二章PLC硬件系統(tǒng)模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷?.面向控制過程的編寫語言，容易掌握4.網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大5.體積小、重量輕的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的2.模塊式結(jié)構(gòu)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過機(jī)架上的總線相互聯(lián)系。其中PLC掃描可按固定順序進(jìn)行，也可按用戶程序規(guī)定的可變一個大控制系統(tǒng)中，需要處理的I/0點(diǎn)數(shù)較多。通過不同的組織模塊的安排，采用分時分批掃描執(zhí)行的方法，可縮斷掃描周期和提高控制的實(shí)時相應(yīng)性。PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，減少外界干擾的影響。PLC的工作過程分三個階段進(jìn)行，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。如圖所示：輸出端輸出端子輸出寄存器輸出狀態(tài)寄存器讀寫程序執(zhí)行讀輸入狀態(tài)寄存器輸入鎖存器輸入端子2.3PLC機(jī)型的選擇如何在實(shí)際應(yīng)用時選擇合適的PLC設(shè)備，也是很關(guān)鍵的問題。首先是選用合適廠家的產(chǎn)品。目前市場上的PLC產(chǎn)品很多。最具代表性的有日本立石公司歐姆龍-OMRON、德國西門子公司以及日本三菱公司的可編程控制器(PLC)系列產(chǎn)品。其中OMRON的PLC,以方面是由于它配有較強(qiáng)的指令系統(tǒng)。我國普遍使用的小型(PLC產(chǎn)品是OMRON產(chǎn)品。立石公司歐姆龍-)OMRON首推C系列PLC。西門子PLC產(chǎn)品品質(zhì)精良但價格昂貴。三菱公司則推出整體式PLC。當(dāng)word文檔可自由復(fù)制編輯PLC廠家確定后,便可根據(jù)PLC的技術(shù)指標(biāo)來選擇合適的PLC設(shè)重要)的一項(xiàng)指標(biāo)、掃描速度、指令條數(shù)、內(nèi)存容量等。通過對我設(shè)計的機(jī)械手系統(tǒng)分析，使用了18個輸入點(diǎn)，出于要預(yù)留20%的空點(diǎn)，故決定選擇三菱FX2N-48MR的PLC。I/0分配表如表2-1所示。輸入信號輸出信號名稱代碼輸入點(diǎn)編號名稱代碼輸入點(diǎn)編號手動擋松開按鈕回原位擋下限位開關(guān)單步擋上限位開關(guān)單周期擋右限位開關(guān)連續(xù)擋左限位開關(guān)回原位按鈕啟動按鈕輸出信號停止按鈕名稱代碼輸出點(diǎn)編號下降按鈕下降電磁閥線圈上升按鈕上升電磁閥線圈右行按鈕右行電磁閥線圈左行按鈕左行電磁閥線圈夾緊按鈕松緊電磁閥線圈word文檔可自由復(fù)制編輯2.5PLC外部接線圖本次設(shè)計的機(jī)械手的PLC控制外部接線圖如圖2-2所示：PLCX11a手動單步連續(xù)起動停止下降上升右行左行夾緊松開~2209圖2-2PLC外部接線圖PLC基本設(shè)計一般包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)2.分配輸入、輸出設(shè)備。即確定哪些外圍設(shè)備是送信號到PLC,哪些3.設(shè)計PLC程序并畫出梯形圖。梯形圖體現(xiàn)了按照正確順序所要求輸出數(shù)量確定下來,然后按需要確定各控制動作的順序和各個控制梯形圖。梯形圖從左母線開始的邏輯行,必須終止于一個繼電器線圈圖3-1總體結(jié)構(gòu)2.公用程序公用程序如圖3-2所示，左限位開關(guān)X21、上限位開關(guān)X17的常開觸點(diǎn)和表示機(jī)械手松開的Y4的常開觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時，輔助繼電器MO變?yōu)镺N,表示機(jī)械手在原位。公用程序用于自動程序和手動程序相互切換的處理，當(dāng)系統(tǒng)處于受動工作方式時，必須將除初始步以外的各步對應(yīng)的輔助繼電器(M11-M18)復(fù)位，同時將表示連續(xù)工作狀態(tài)的M1復(fù)位，否則當(dāng)系統(tǒng)從自動工作方式切換到手動工作方式，然后又返回自動工作方式時，可能會出現(xiàn)同時有兩個活動步的異被復(fù)位，初始步為不活動步，系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方word文檔可自由復(fù)制編輯原位M0初始SETM10MQRSTM10圖3-2公用程序3.手動程序手動程序如圖3-3所示，手動工作時用X10～X15對應(yīng)的6個按鈕控制機(jī)械手的上升、下降、左行、右行、松開和夾緊。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖，例如上升與下降之間的互鎖；上升、下降、左行、右行的限位；上限位開關(guān)X17的常開觸點(diǎn)與控制左、右行的Y3和Y2的線圈串聯(lián)，使得機(jī)械手升到最高位置才能左右移動，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn)行時與別的物體X15X15松開4圖3-3手動程序4.自動程序word文檔可自由復(fù)制編輯—H14—N16—M17-18—(T0]圖3-4自動程序5.回原位程序如圖3-5所示為機(jī)械手自動回原點(diǎn)程序，在回原點(diǎn)工作方式(X1為ON),按下回原點(diǎn)起動按鈕X5,M3變?yōu)镺N,機(jī)械手松開和上升，序中，初始步MO被置位，為進(jìn)入單周期、連續(xù)和單步工作方式作好準(zhǔn)備。圖3-5回原位程序word文檔可自由復(fù)制編輯3.3機(jī)械手指令語句機(jī)械手的指令語句表如圖3-6所示圖3-6機(jī)械手指令語句word文檔可自由復(fù)制編輯1)前兩年半的時間都在學(xué)習(xí)工業(yè)自動化的理論基礎(chǔ)知識，并未2）設(shè)計是理論與實(shí)踐相結(jié)合，鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新思維本論文是在陳懷忠老師的悉心教誨指導(dǎo)下完成的，在整個畢業(yè)設(shè)計期間，得到了導(dǎo)師的認(rèn)真指導(dǎo)和幫助，導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)和淵博學(xué)識使本人受益匪淺，在此表示誠摯的敬意和由衷的感謝。同時要感謝電氣工程分院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我們提供了良好的環(huán)境和熱心指導(dǎo)。在整個設(shè)計過程中，我不但鞏固了已經(jīng)所學(xué)的許多基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，而且在查