機(jī)械手PLC控制設(shè)計(jì)
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摘 要機(jī)械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機(jī)器,本文介紹的是機(jī)械手模型基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先,對可編程控制器進(jìn)行相應(yīng)的介紹,選擇了PLC的型號。然后,通過對機(jī)械手的各功能實(shí)現(xiàn)形式和控制方式研究,給出各部分的實(shí)現(xiàn)方案并確定了控制系統(tǒng)的器材。最后,進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字: 可編程控制器PLC 機(jī)械手 步進(jìn)電機(jī)目 錄摘 要.1目 錄.2第1章 緒論 .11.1 課題背景.11.2 機(jī)械手的定義與分類.11.3 機(jī)械手的發(fā)展趨勢.21.4 總體設(shè)計(jì)要求.3第2章 PLC的介紹與選擇.42.1 PLC的選型.42.2 三菱 FX系列的結(jié)構(gòu)功能.5第3章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).73.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).73.2 旋轉(zhuǎn)編碼盤.83.2.1 PLC梯形圖中的編程元件.83.2.2 PLC的I/O分配.83.2.3 械手控制系統(tǒng)的外部接線圖.103.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).113.3.1 自動操作程序.133.3.2 手動單步操作程序.193.3.3 回原位程序.22第4章 設(shè)計(jì)小結(jié).25致 謝. .26參 考 文 獻(xiàn).27第1章 緒論1.1 課題背景隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)自動化技術(shù)越來越高,生產(chǎn)工況也有趨于惡劣的態(tài)勢,這對一線工人的操作技能也提出了更高的要求,同時(shí)操作工人的工作安全也受到了相應(yīng)的威脅。工人工作環(huán)境和工作內(nèi)容也要求理想化簡單化,對于一些往復(fù)的工作由機(jī)械手遠(yuǎn)程控制或自動完成顯得非常重要。這樣可以避免一些人不能接觸的物質(zhì)對人體造成傷害,如冶金、化工、醫(yī)藥、航空航天等。在機(jī)械制造業(yè)中,機(jī)械手應(yīng)用較多,發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料以及焊接、噴漆等作業(yè),它可以按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作,有些還具備有傳感反饋能力,能應(yīng)付外界的變化。如果機(jī)械手發(fā)生某些偏離時(shí),會引起零部件甚至機(jī)械本身的損壞,但若有了傳感反饋?zhàn)詣樱瑱C(jī)械手就可以根據(jù)反饋?zhàn)孕姓{(diào)整。應(yīng)用機(jī)械手,有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化程度,從而可以提高勞動生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域,是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。近些年,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來越多的應(yīng)用,機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率的重要因素。借助PLC強(qiáng)大的工業(yè)處理能力,很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化。基于此思路設(shè)計(jì)的機(jī)械手,在實(shí)現(xiàn)各種要求的工序前提下,大大提高了工業(yè)過程的質(zhì)量,而且大大解放了生產(chǎn)力,改善了工作環(huán)境,減輕了勞動強(qiáng)度,節(jié)約了成本,提高了生產(chǎn)效率,具有十分重要的意義。同時(shí),借助組態(tài)軟件的輔助作用,大大提高了系統(tǒng)的工作效率。因此,在自動化機(jī)床和綜合加工自動生產(chǎn)線上,目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手,以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍,便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù),在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn),尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力,在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。綜上所述,有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。1.2 機(jī)械手的定義與分類機(jī)械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機(jī)器,它有多個(gè)自由度,可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識。其一,它能部分代替人工操作;其二,它能按照生產(chǎn)工藝要求,遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸;其三,它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。因此,它能大大地改善工人的勞動條件,顯著地提高勞動生產(chǎn)率,加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而,受到各先進(jìn)工業(yè)國家的重視,并投入了大量的物力和財(cái)力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合,應(yīng)用得更為廣泛。機(jī)械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手,它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序,以完成各項(xiàng)規(guī)定工作。它的特點(diǎn)是除具備普通機(jī)械的物理性能外,還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工操作的,稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè),先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè),后來發(fā)展到用無線電信號操作機(jī)械手來進(jìn)行探測月球、火星等。第三類是專用機(jī)械手,主要附屬于自動機(jī)床或自動線上,用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)械手在國外稱為“Mechanical Hand”,它是為主機(jī)服務(wù)的,由主機(jī)驅(qū)動,除少數(shù)外,工作程序一般是固定的,因此是專用的。本項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型可歸為第一類,即通用機(jī)械手。1.3 機(jī)械手的發(fā)展趨勢機(jī)械手自二十世紀(jì)六十年代初問世以來,經(jīng)過40多年的發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè)生產(chǎn)自動化中重要的機(jī)電設(shè)備。目前,機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展:出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手、微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)(如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動探測系統(tǒng)、微型飛行器等)、機(jī)械手化機(jī)器、智能機(jī)械手(不僅可以進(jìn)行事先設(shè)定的動作,還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動作,如回避障礙物的移動,作業(yè)順序的規(guī)劃,有效的動態(tài)學(xué)習(xí)等)。機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴(kuò)展,并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來越多地裝備部隊(duì)。國外方面:近幾年國外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢。機(jī)械手性能不斷提高,而單機(jī)價(jià)格不斷下降;機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展;控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展;傳感器作用日益重要;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制。國內(nèi)方面:目前在一些機(jī)種方面,如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手(水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)械手)基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù),解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置,軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù),還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線及其周邊配套設(shè)備的全套自動通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù);在基礎(chǔ)元件方面,諧波減速器、機(jī)械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。從技術(shù)方面來說,我國已經(jīng)具備了獨(dú)立自主發(fā)展中國機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)。1.4 總體設(shè)計(jì)要求1.機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖圖1-1機(jī)械手示意圖1、手爪張開閉合 2、手腕旋轉(zhuǎn) 3 、水平移動 4、升降 5 、立柱旋轉(zhuǎn) 6、手爪 7 、手腕電動機(jī) 8、橫軸 9、 豎軸 10、豎軸電動機(jī) 11、橫軸電動機(jī) 12、底盤 13、底盤電動機(jī)2. 機(jī)械手工作流程機(jī)械手工作流程是:開始運(yùn)行后,如果機(jī)械手不在初始位置上,步進(jìn)電動機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)(橫軸向手抓方向移動,豎軸向上移動)。歸位后首先橫軸步進(jìn)電動機(jī)工作,橫軸前伸;前伸到位后,手爪電動機(jī)得電帶動手爪旋轉(zhuǎn);當(dāng)傳感器檢測到限位磁頭時(shí),電動機(jī)停止,PLC控制電磁閥動作,手張開;延時(shí)一段時(shí)間,豎軸步進(jìn)電動機(jī)工作,豎軸下降;下降到位后,電磁閥復(fù)位,手爪夾緊;延時(shí)過后,豎軸上升,同時(shí)橫軸縮回、底盤電動機(jī)帶動底盤旋轉(zhuǎn);當(dāng)橫軸、豎軸、底盤都到位后,橫軸前伸;到位后手爪旋轉(zhuǎn),然后豎軸下降,電磁閥動作,手爪張開;延時(shí)后豎軸上升復(fù)位,然后開始下一周期動。3.控制要求(1)手臂上下直線運(yùn)動。(2)手臂左右直線運(yùn)動。(3)手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。(4)手爪夾緊動作。(5)機(jī)械手整體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。手臂采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動,由PLC發(fā)出控制脈沖控制步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)手臂的進(jìn)給和定位,手爪采用氣壓驅(qū)動。第2章 PLC的介紹與選擇對于機(jī)械手的控制系統(tǒng)可以采用多種方式,如繼電器控制、單片機(jī)控制、PLC控制等。但由于PLC可編程控制器操作靈活性強(qiáng)和穩(wěn)定性較好,所以,我們選擇PLC控制。2.1 PLC的選型對于PLC的選擇,我們必須考慮多方面的因素。例如輸入、輸出的最多點(diǎn)數(shù),掃描速度,內(nèi)存容量,指令條數(shù),功能模塊等。同時(shí)還要考慮其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性以及工作環(huán)境對其的影響。(1)常用PLC介紹PLC發(fā)展這么多年,技術(shù)成熟,各種型號的也很多,各個(gè)廠家生產(chǎn)的也有一定區(qū)別,各個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向也不同,所以我們必須根據(jù)自己設(shè)計(jì)需要,考慮如何選擇。西門子的中國業(yè)務(wù)是其亞太地區(qū)業(yè)務(wù)的主要支柱,活躍在中國的信息與通訊、自動化與控制、電力、交通、醫(yī)療、照明以及家用電器等各個(gè)行業(yè)中,其核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和工業(yè)解決方案。OMRON的可編程序控制器更加小型化。SYSMAC CPM1A的大小僅相當(dāng)于一個(gè)PC卡(對于10點(diǎn)的機(jī)型來說),從而使安裝體積大幅度減小,同時(shí)也進(jìn)一步節(jié)省了控制柜的空間。它不僅具備了以往小型PLC所具備的功能,而且還可連接可編程序終端,為生產(chǎn)現(xiàn)場創(chuàng)造了新的環(huán)境。編程環(huán)境與CQM1及SYSMAC A等機(jī)種相同。由于原有SYSMAC支持軟件及編程器都可繼續(xù)使用,故而系統(tǒng)的擴(kuò)展及維護(hù)都可簡單進(jìn)行。三菱FX系列可編程控制器是當(dāng)今國內(nèi)外最新,最具特色、最具代表性的微型PLC。在FX中,除基本的指令表編程方式外,還可以采用梯形土編程及對應(yīng)機(jī)械動作流程進(jìn)行順序設(shè)計(jì)的SFC順序功能圖編程,而且這些程序可互相轉(zhuǎn)換。在FX系列PLC中設(shè)置了高數(shù)計(jì)數(shù)器,對來自特定的輸入繼電器的高頻脈沖進(jìn)行中斷處理,擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用領(lǐng)域。其FX2N PLC還可以采用作為擴(kuò)展設(shè)備的硬件計(jì)數(shù)器,可獲取最高50kHz的高速脈沖。(2)確定型號FX1N60MR綜上,對于被控對象,采用PLC系統(tǒng)與采用其它形式的控制系統(tǒng)相比較,力求具有較好的性價(jià)比,使用和維修方便;選用的PLC主機(jī)和配置、控制功能等必須能滿足被控對象的各種控制要求;選用的PLC主機(jī)及配置必須是功能較強(qiáng)的新一代PLC機(jī)型,一般最好不要選用舊機(jī)型(若采用三菱公司的PLC,則選FX系列,不選F1系列)。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮將來工藝的變化和擴(kuò)展,在滿足確定的要求外,留有一定的余量;確保整個(gè)控制系統(tǒng)可靠。還要考慮大家對產(chǎn)品的熟悉程度,以及編程指令的易懂性。在此,我選用三菱FX1N來做控制核心。FX系列PLC是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器,以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC產(chǎn)品。其中FX2是近年推出的產(chǎn)品,F(xiàn)X0是在FX2之后推出的超小型PLC,近幾年來又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC,具有較高的性能價(jià)格比,應(yīng)用廣泛。它們采用整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。2.2 三菱FX系列的結(jié)構(gòu)功能可編程控制器是一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī),它的結(jié)構(gòu)原理與微型計(jì)算機(jī)相似。硬件構(gòu)成有微處理器、存儲器和各種輸入、輸出接口。系統(tǒng)程序和接口器件又與微機(jī)不同,這使它的操作使用方法、編程語言、工作方式等與微型機(jī)有所不同。PLC是用微處理器實(shí)現(xiàn)繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器以及A/D、D/A模擬轉(zhuǎn)換器件的組合體的功能,采用軟件編程進(jìn)行它們之間的聯(lián)系。本設(shè)計(jì)采用FX系列PLC作為控制核心,所以現(xiàn)在就以它來講述PLC的應(yīng)用知識、操作技能。FX系列PLC硬件組成與其它類型PLC基本相同,主體由三部分組成,其PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1系統(tǒng)電源有些在CPU模塊內(nèi),也有單獨(dú)作為一個(gè)單元的,編程器一般看作PLC的外設(shè)。PLC內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu),進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。圖2-1 PLC 的組成框圖外部開關(guān)信號、模擬信號以及各種傳感器檢測信號作為PLC的輸入變量,它們經(jīng)PLC的輸入端子進(jìn)入PLC的輸入存儲器,收集和暫存被控對象實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)信號和數(shù)據(jù);經(jīng)PLC內(nèi)部運(yùn)算與處理后,按被控對象實(shí)際動作要求產(chǎn)生輸出結(jié)果;輸出結(jié)果送到輸出端子作為輸出變量,驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。PLC的各個(gè)部分協(xié)調(diào)一致地實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制。PLC輸入輸出接口的安全保護(hù)當(dāng)輸出口連接電感類設(shè)備時(shí),為了防止電路關(guān)斷時(shí)刻產(chǎn)生高壓對輸入、輸出口造成破壞,應(yīng)在感性元件兩端加保護(hù)元件。對于直流電源,應(yīng)并接續(xù)流二極管,對于交流電路應(yīng)并接阻容電路。阻容電路中電阻可取51120,電容取0.10.47F,電容的額定電壓應(yīng)大于電源的峰值電壓。續(xù)流二極管可選1A的管子,其額定電壓應(yīng)大于電源電壓的3倍。圖2-2為輸入輸出口的保護(hù)環(huán)節(jié)示意圖。圖2-2 輸入輸出口的保護(hù)第3章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)機(jī)械手電氣控制系統(tǒng),除了有多工步特點(diǎn)之外,還要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來,在手動方式時(shí)可以通過手動按鈕來實(shí)現(xiàn),其控制面板如下圖4-1。當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)自動地回到右上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向連續(xù)時(shí),系統(tǒng)自動完成各工步操作,且循環(huán)動作。當(dāng)旋鈕打向手動時(shí),每一工步都要按下該工步按鈕才能實(shí)現(xiàn)。圖3-1 控制面板示意圖3.2 旋轉(zhuǎn)編碼盤機(jī)械手底盤和軀干每旋轉(zhuǎn)3度發(fā)出一個(gè)脈沖,并把信號送回可編程控制器來得到轉(zhuǎn)過的準(zhǔn)確的角度。編碼盤的機(jī)構(gòu)如圖3-2。圖3-2 旋轉(zhuǎn)編碼盤可以通過改變程序中計(jì)數(shù)器C0的初值來確定所要轉(zhuǎn)過的角度,這里可以通過用計(jì)算機(jī)讀出指令表,然后修改得到不同的控制角度。綜上所述,根據(jù)機(jī)械手的各部分要求條件可確定本設(shè)計(jì)機(jī)械手控制系統(tǒng)所選器材列表如表3.1。表3.1所選器材列表名稱型號或規(guī)格數(shù)量名稱型號或規(guī)格數(shù)量PLCFX1N-60MR1限位開關(guān)LX19-1118電磁閥VF31301轉(zhuǎn)換開關(guān)LW6-51按鈕LA10-1H13熔斷器RC1A-30/152連接導(dǎo)線若干3.2.1 PLC梯形圖中的編程元件設(shè)計(jì)選用FX1N60MR,其輸入繼電器(X)36點(diǎn),輸出繼電器(Y)24點(diǎn),輔助繼電器(M)384點(diǎn),狀態(tài)繼電器(S)1000點(diǎn),定時(shí)器(T)256點(diǎn),計(jì)數(shù)器(C),數(shù)據(jù)寄存器(D)等。特殊輔助繼電器M8000運(yùn)行監(jiān)控(PLC運(yùn)行時(shí)自動接通,停止時(shí)斷開);M8002初始脈沖(僅在PLC運(yùn)行開始時(shí)接通一個(gè)掃描周期);M8005PLC后備鋰電池電壓過低時(shí)接通;M801110ms時(shí)鐘脈沖; M8013100ms時(shí)鐘脈沖;M80121s時(shí)鐘脈沖; M80141min時(shí)鐘脈沖。3.2.2 PLC的I/O分配根據(jù)機(jī)械手動作的要求,輸入、輸出分配如表3.2所示。表3.2 PLC輸入/輸出分配表輸入信號輸出信號手動SAX0上升/下降步進(jìn)電機(jī)YA0Y0回原位SAX1YA1Y1連續(xù)SAX2YA2Y2回原位SB1X3前進(jìn)/后退步進(jìn)電機(jī)YA3Y3啟動SB2X4YA4Y4停止SB3X5YA5Y5下降SB4X6夾緊YA6Y6上升SB5X7手順轉(zhuǎn)YA 7Y7夾緊SB6X10手逆轉(zhuǎn)YA 8Y10松開SB7X11底盤順轉(zhuǎn)YA 9Y11手順轉(zhuǎn)SB8X12底盤逆轉(zhuǎn)YA10Y12手逆轉(zhuǎn)SB9X13底盤順轉(zhuǎn)SB10X14底盤逆轉(zhuǎn)SB11X15下限位SQ1X16上限位SQ2X17前限位SQ3X20后限位SQ4X21底盤順限位SQ5X22底盤逆限位SQ6X23手順限位SQ7X24手逆限位SQ8X25底旋轉(zhuǎn)脈沖X26前行SB12X30后退SB13X313.2.3 機(jī)械手控制系統(tǒng)的外部接線圖PLC外部電氣接線圖如下圖3-3圖3-3 PLC外部電氣接線3.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的序總體結(jié)構(gòu)如圖3-4,分為公用程序、自動程序、手動程序和回原位程序等四部分。其中自動程序包括單步、連續(xù)運(yùn)動程序,因它們的工作順序相同所以可將它們和編在一起。CJ(FNC00)是條件跳轉(zhuǎn)應(yīng)用指令,指針標(biāo)號PX是其操作數(shù)。該指令由于某種條件下跳過CJ指令和指針標(biāo)號之間的程序,從指針標(biāo)號處繼續(xù)執(zhí)行,以減少程序執(zhí)行時(shí)間。如果選擇“手動”工作方式,即X0為ON,X1為OFF則PLC執(zhí)行完公用程序后將跳過自動程序到P0處,由于X0動斷觸點(diǎn)斷開所以直接執(zhí)行“手動程序”。由于P1處的X1的動斷觸點(diǎn)閉合,所以又跳過回原位程序到P2處。如果選擇“回原位”工作方式,同樣只執(zhí)行公用程序和回原位程序,如果選擇“連續(xù)”方式,則只執(zhí)行公用程序和自動程序。圖3-4 程序總的結(jié)構(gòu)圖 公用程序如圖3-5,簡要說明如下:當(dāng)Y6復(fù)位(電磁閥松開)、后限位X21和上限位X17接通時(shí),輔助繼電器M0變?yōu)镺N,表示機(jī)械手在原位。如果開始執(zhí)行用戶程序(M8002為ON)、系統(tǒng)處于手動或回原位狀態(tài)(X0或X1為ON),那么初始步對應(yīng)的M10被置位,連續(xù)工作方式做好準(zhǔn)備。如果M0為OFF,M10被復(fù)位,系統(tǒng)不能進(jìn)入連續(xù)工作方式。指令ZRST是成批復(fù)位應(yīng)用指令,以防止系統(tǒng)從自動方式轉(zhuǎn)換手動方式,再返回自動方式時(shí)出現(xiàn)兩種不同的活動步。圖3-5公用程序梯形圖圖3-6 自動的功能流程圖3.3.1 自動操作程序自動操作順序功能流程圖見圖3-6所示。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí),按啟動X4接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S1,驅(qū)動前伸Y3,當(dāng)?shù)竭_(dá)前限位使行程開關(guān)X20接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S2,而S1自動復(fù)位。驅(qū)動手順轉(zhuǎn)Y7,X24接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S3,驅(qū)動下降Y2,X16接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S4,S4驅(qū)動Y6置位,延時(shí)1秒,以使電磁力達(dá)到最大夾緊力。當(dāng)T0接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S5,驅(qū)動Y0上升,當(dāng)上升到達(dá)最高位,X17接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S6。S6驅(qū)動Y4后退。移到后限位,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S7底逆轉(zhuǎn)Y12,狀態(tài)到S8,X20接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S9下降。下降到最低位,X16接通,電磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉,延時(shí)1秒。延時(shí)時(shí)間到,T1接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S11上升。上升到最高位,X25接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S13后退。后退到后限位,使X21接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S14,底盤順轉(zhuǎn)是X21接通,返回初始狀態(tài),再開始第二次循環(huán)動作。在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時(shí)注意各狀態(tài)元件只能使用一次,但它驅(qū)動的線圈,卻可以使用多次,但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進(jìn)順控的編程,比起用基本指令編程較為容易,可讀性較強(qiáng)。自動連續(xù)程序說明:當(dāng)系統(tǒng)處于自動連續(xù)方式時(shí),X2為ON,它的動合觸點(diǎn)閉合,在初始步時(shí)按下啟動按鈕X4,M1得電并保持,就按照圖3-5自動功能圖進(jìn)行工作。按下停止按鈕X7后,M1變?yōu)镺FF,系統(tǒng)不會立即停止,而是完成當(dāng)前的工作周期后,機(jī)械手最終停止在原位。根據(jù)自動功能流程圖的順序編寫的自動程序梯形圖為圖3-7。圖3-7 自動程序段梯形圖3.3.2手動單步操作程序如圖3-8所示。圖中上升/下降,左移/右移都有連鎖和限位保護(hù)。手動程序說明:用對應(yīng)機(jī)械手的上下前后移動和夾緊松開按鈕。按下不同的按鈕,機(jī)械手執(zhí)行相應(yīng)的動作。在前后移動的程序中串聯(lián)上線位置開關(guān)的動合觸點(diǎn)是為了避免機(jī)械手在較低位置移動時(shí)碰撞其他工件。為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行,程序之間還進(jìn)行必要的連鎖。圖3-8 手動程序梯形圖3.3.3 回原位程序回原位程序;在系統(tǒng)處于回原位工作狀態(tài)時(shí),按下回原位按鈕(X3),M3變?yōu)镺N,機(jī)械手松開和上升,當(dāng)升到上限位(X17變?yōu)镺N),機(jī)械手后退,直到后限位(X21為ON)才停止,并且M3復(fù)位。圖3-8 回原位程序梯形圖第4章 設(shè)計(jì)小結(jié)通過本設(shè)計(jì)可以讓大家清楚的了解三菱公司FX系列PLC的特點(diǎn),機(jī)械手模型控制系統(tǒng)利用了三菱FX系列PLC的特點(diǎn),對按鈕、電磁閥、編碼盤以及其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)械手模型的手動和自動控制。采用PLC進(jìn)行工業(yè)機(jī)械手模型運(yùn)行控制,控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)大為簡化,同時(shí)由于采用的是“軟接線”方法的程序控制,系統(tǒng)的可靠性和靈活性都大大提高。當(dāng)然,機(jī)械手模型系統(tǒng)的信號輸入點(diǎn)數(shù)較多,工作方式多樣,所以程序較復(fù)雜。通過本次設(shè)計(jì)對所涉及的知識有了更透徹的掌握,對實(shí)用化的技術(shù)理論有了更清晰了解。知道設(shè)計(jì)的方法,如何去查閱資料,怎樣去解決問題,為以后做設(shè)計(jì)鋪平道路。致 謝在這三年中我學(xué)到了許多專業(yè)知識,提高了理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力,提高了自學(xué)能力,這都得感謝老師的細(xì)心教導(dǎo)和培養(yǎng),在此,我向給予我教育和幫助的老師說聲謝謝。在校期間所學(xué)到的東西應(yīng)該對我以后工作和生活有很大幫助。經(jīng)過近一個(gè)多月的努力我終于完成了這篇論文,PLC課程是我們的主要課程,自從接觸了這門課程我便對她產(chǎn)生了濃厚的興趣,所以在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)我毅然的選擇了PLC設(shè)計(jì)。本篇論文雖然凝聚著自己的汗水,但卻不是個(gè)人智慧的產(chǎn)品,沒有老師的指引和贈予,沒有同學(xué)和朋友的幫助和支持,我得畢業(yè)設(shè)計(jì)也不會完成。當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個(gè)字符,涌上心頭的不是長途跋涉后抵達(dá)終點(diǎn)的欣喜,而是源自心底的誠摯謝意?;厥走@一個(gè)多月來的設(shè)計(jì)過程,可以說是收獲良多,也付出了不少心力。它檢驗(yàn)了我對PLC這門課程的掌握程度,通過老師們和同學(xué)們的幫助今天我的設(shè)計(jì)終于做完了。雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到很多困難,但在做的過程中我真正掌握和領(lǐng)會了各項(xiàng)知識。面對問題仔細(xì)揣摩,查閱各方文件資料,也得到老師和同學(xué)的幫助。我首先要感謝我的指導(dǎo)老師徐潔老師,徐老師每周安排見面會,她對我們的構(gòu)思以及論文的內(nèi)容不厭其煩的進(jìn)行多次指導(dǎo)和悉心指點(diǎn),使我在完成論文的同時(shí)也深受啟發(fā)和教育。徐老師不僅治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而且為人師表,堪稱良師益友,教給我們的不僅是知識還有待人處世的積極態(tài)度,在此表示衷心的感謝。我還要感謝其他帶畢業(yè)設(shè)計(jì)的老師在本次設(shè)計(jì)中給予我們幫助和指導(dǎo)!也感謝對本次設(shè)計(jì)提供幫助的人。參 考 文 獻(xiàn)1 吳明亮,蔡夕忠.可編程控制實(shí)訓(xùn)教材M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.82 張桂香.機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南J.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.13 瞿大中. 可編程控制與實(shí)驗(yàn)P.華中科技大學(xué)出版社,2002.12.4 殷建國.工廠電氣控制技術(shù)M.北京:經(jīng)濟(jì)管理出版社,2006.9.5 齊占慶.機(jī)床電氣控制技術(shù)G.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.1.6 余雷聲. 電器控制與PLC應(yīng)用M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996:58-637 程周. 可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用M. 北京:電子工業(yè)出版社,2002.8:99-1028 郁漢琪,郭健. 可編程序控制器原理及應(yīng)用M. 北京:中國電力出版社,2004:88-909 黃凈. 電氣及PLC控制技術(shù)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社:7210 張萬忠,孫晉. 可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例(三菱FX2N系列)M. 北京:中國電力出版社,2005:86-9811 王孫.關(guān)節(jié)式機(jī)械手本體及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.西安交大機(jī)械電子工程研究所,CN 44-1259/TH. 12 高欽和. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例M. 北京:人民郵電出版社,2004.7:7-10第 26 頁 共 27 頁- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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