PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計PAGEPAGE1目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章機(jī)械手臂搬運加工流程控制工藝流程分析 11.1機(jī)械手臂搬運加工流程控制過程描述 11.2機(jī)械手臂搬運加工流程控制工藝分析 1第2章機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計 32.1機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)硬件組成 32.2機(jī)械手臂搬運加工流程控制方法分析 32.3機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)的I/O分配 42.4機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)接線圖設(shè)計 4第3章機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計 53.1機(jī)械手臂搬運加工流程控制程序流程圖設(shè)計 53.2機(jī)械手臂搬運加工流程控制程序梯形圖設(shè)計 5第4章機(jī)械手臂搬運加工流程控制監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 64.1PLC與上位監(jiān)控軟件通訊 64.2上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計 64.3實現(xiàn)的效果 7第5章機(jī)械手臂搬運加工流程控制監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 85.1機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題 85.2結(jié)果分析 8課程設(shè)計心得 9參考文獻(xiàn) 10附錄 11第1章機(jī)械手臂搬運加工流程控制工藝流程分析1.1機(jī)械手臂搬運加工流程控制過程描述專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地擴(kuò)大。如圖1-1所示，有兩部機(jī)械裝置對工作物進(jìn)行加工，對象由輸送帶A送到加工位置，然后再由機(jī)械手臂將加工物送至工作臺1的位置進(jìn)行第一步驟加工。當(dāng)?shù)谝徊襟E加工完成后，機(jī)械手臂將工作物夾起再送至工作臺2進(jìn)行第二步驟加工；當(dāng)?shù)诙襟E加工完成后，機(jī)械手臂將工作物放到輸送帶B送走，最后由7段數(shù)碼管顯示加工完成的數(shù)量。工作臺1工作臺1工作臺2輸送帶A工作機(jī)械手臂輸送帶B圖1-1機(jī)械手臂搬運加工流程控制過程示意圖1.2機(jī)械手臂搬運加工流程控制工藝分析機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部、運動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式。運動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。機(jī)械手動作示意圖如圖1-2所示。下降下降夾住上升往右下降釋放上升往右圖1-2機(jī)械手控制動作示意圖第2章機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)硬件組成本設(shè)計制信號的傳感器我選擇位移傳感器和壓力傳感器。及A/D轉(zhuǎn)換器等。機(jī)械臂的上升下降和左右移動用位移傳感器，夾緊釋放用壓力傳感器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由手,手臂等組成。手是抓取機(jī)構(gòu)，手臂是傳動機(jī)構(gòu)。由傳動系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械手的移動，手臂也起到了支撐的作用。常用傳動機(jī)構(gòu)有液動,氣動等，我選擇的是氣動?？刂葡到y(tǒng)的主要作用是機(jī)械手按一定的方向位置進(jìn)行移動。簡單的機(jī)械手不采用專用的控制系統(tǒng)，只是采用形成開關(guān),繼電器,控制閥等機(jī)型控制，使得機(jī)械手按照一定方向機(jī)型運動。2.2機(jī)械手臂搬運加工流程控制方法分析根據(jù)本題的設(shè)計思路，我設(shè)計了一下幾個開關(guān)，sb1-2系統(tǒng)開始停止開關(guān)。A物品檢測開關(guān)sq1，B物品檢測開關(guān)sq2。機(jī)械手下降快管sq3夾緊sq4上升開關(guān)sq5，釋放sq6，機(jī)械手回到原點sq7，機(jī)械手右移sq8.2.3機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)的I/O分配根據(jù)機(jī)械手動作的要求及機(jī)械手實物教學(xué)實驗裝置說明指導(dǎo)，輸入、輸出點分配情況如表2-1所示。表2-1PLC的I/O分配表名稱輸入名稱輸出啟動00001下降10003停止00002夾緊10004下限開關(guān)00003上升10005上限開關(guān)00004釋放10006選擇開關(guān)00005返回初始位置10007A位置觸碰開關(guān)00006右移10008B位置觸碰開關(guān)00007選擇計數(shù)20000初始位置觸碰開關(guān)000082.4機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)接線圖設(shè)計本模型的接線設(shè)計如圖2-1所示如下。圖2-1PLC控制系統(tǒng)接線圖第3章機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計3.1機(jī)械手臂搬運加工流程控制程序流程圖設(shè)計見附錄1。3.2機(jī)械手臂搬運加工流程控制程序梯形圖設(shè)計見附錄2。第4章機(jī)械手臂搬運加工流程控制監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計4.1PLC與上位監(jiān)控軟件通訊機(jī)械手的全部動作由步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。步進(jìn)電機(jī)的運動需要驅(qū)動器，有脈沖輸入時步進(jìn)電機(jī)才會動作，且每當(dāng)脈沖由低變高時步進(jìn)電機(jī)走一步；改變電機(jī)轉(zhuǎn)向時，需要加方向信號。機(jī)械手的上升/下降、前伸/后縮動作就是通過控制這兩個步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的?；D(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)和氣夾正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)是通過兩個繼電器的吸合與斷開來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向來實現(xiàn)的。機(jī)械手的放松/夾緊由一個單線圈兩位置電磁閥控制。當(dāng)該線圈通電時，機(jī)械手放松；該線圈斷電時，機(jī)械手夾緊。4.2上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計根據(jù)控制和生產(chǎn)工藝的要求，控制操作包括手動和自動，手動又包括手動步進(jìn)、回原位操作，自動控制包括單步、單周期、連續(xù)的操作。故操作方式選擇開關(guān)設(shè)置有五個檔位。手動工作方式下，手動動作包括上升、下降、放松、快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退和復(fù)位，故設(shè)置六個動作看官按鈕。各個動作進(jìn)行的同時均設(shè)有動作指示燈。另外設(shè)有啟動停止按鈕。其操作面板如圖4-1所示。圖4-1機(jī)械手操作面板示意圖4.3實現(xiàn)的效果打開電源，按下起動按鈕時，開機(jī)復(fù)位。機(jī)械手若不在原點則PLC向驅(qū)動器一同時輸入脈沖信號和電平信號，步進(jìn)電機(jī)一反轉(zhuǎn)，橫軸后縮。當(dāng)后縮到位時碰到后限位開關(guān)，然后主機(jī)向驅(qū)動器二輸入脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到底時碰到上限位開關(guān)，上升停止，回到原點。主機(jī)向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。降到底時碰到下限位開關(guān)，下降停止，氣夾電磁閥斷電，機(jī)械手夾緊。夾緊后，主機(jī)向驅(qū)動器二只輸入脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升停止。PLC向驅(qū)動器一只輸入脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)一正轉(zhuǎn)，機(jī)械手前伸，前伸到位時，碰到前限位開關(guān)前伸停止。主機(jī)向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。降到底時碰到下限位開關(guān)下降停止，同時夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，主機(jī)向驅(qū)動器二只輸入脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)上升停止。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升停止。PLC向驅(qū)動器一同時輸入脈沖信號和電平信號，步進(jìn)電機(jī)一反轉(zhuǎn)，橫軸后縮。機(jī)械手后縮，當(dāng)后縮到底時碰到后限位開關(guān)，然后主機(jī)向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號，步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。下降到底時碰到下限位開關(guān)，下降停止，回到原點。至此，機(jī)械手經(jīng)過八步動作完成一個循環(huán)。第5章機(jī)械手臂搬運加工流程控制監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1機(jī)械手臂搬運加工流程控制系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題使用起保停電路的編程方式。用輔助繼電器代表步，僅僅使用與觸電和線圈有關(guān)的指令。編出程序規(guī)范，具有易于閱讀和容易查錯的優(yōu)點。5.2結(jié)果分析經(jīng)過試驗連線證明奔方案設(shè)計可以滿足實驗設(shè)計的要求，并且機(jī)械手臂可以很完整的完成要求動作，但是在實際驗證中發(fā)現(xiàn)。機(jī)械手具體需要在AB操作臺停留多長時間是個問題，可以用2中方式改變。第一種，通過計時器完成，第二種通過是否有物體的壓力傳感器完成。課程設(shè)計心得這次的課程設(shè)計讓我學(xué)會了很多，在老師和同學(xué)的指導(dǎo)學(xué)習(xí)下，終于完成了這一份課程設(shè)計。本來以為自己對可編程序控制器原理的知識掌握的還比較好，但是到做課程設(shè)計的時候才發(fā)現(xiàn)自己存在著諸多不足，其中就有很多基礎(chǔ)知識都不是很完善，很多知識都掌握的不是很扎實。設(shè)計過程中，通過針對性地查找資料，了解有關(guān)電子方面的資料，既增長了自己的知識面，補(bǔ)充最新的專業(yè)知識，又提高了自己的應(yīng)用能力和實踐能力。對學(xué)過的課本理論知識起到了很好的溫習(xí)作用。機(jī)械手臂搬運加工采用PLC為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測試方法可靠，它具有較強(qiáng)的靈活性，提高了設(shè)備運行的可靠性。通過對機(jī)械手臂搬運加工PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計，讓我很好的運用了PLC的知識，對課本的知識進(jìn)一步的消化和鞏固。這次課程設(shè)計終于順利完成了，這個設(shè)計讓我獲益良多，只要用心去學(xué)習(xí)，不怕困難，不管多么艱難，我們都能取得成功。參考文獻(xiàn)[1]王炳實.機(jī)床電氣控制[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[2]曹才開.一種工業(yè)機(jī)械手的PLC控制[Z].北京:微計算機(jī)信息,2006.[3]王麗偉.機(jī)械手的PLC控制[Z].武漢:機(jī)床電器,2006.[4]陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用,電子工業(yè)出版社,2007.[5]鄧則名.電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù),機(jī)械工業(yè)出版社,2005.[6]郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器,東南大學(xué)出版社,2003.附錄附錄1程序流程圖接通Y3、Y1，下降接通Y3、Y1，下降開始X11=X6=X11=X7=X11=X12=X11=接通Y2、Y0，