課程設(shè)計--機械手臂搬運加工流程控制設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　課題名稱：機械手臂搬運加工流程控制設(shè)計</p><p>　　學 院：機電工程系</p><p>　　專業(yè)班級：機電一體化技術(shù)093班</p><p><b>　　學 號： </b></p><p

2、><b>　　學 生： </b></p><p><b>　　指導老師： </b></p><p>　　2011年 03 月 12 日</p><p>　　《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計》評閱書</p><p><b>　　摘 要</b></

3、p><p>　?。?）機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。 </p><p>　?。?）在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它以用來組裝零部件。</p><p>　　(3)可在勞動條件差，單調(diào)重復易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。&l

4、t;/p><p>　?。?）可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。</p><p>　　(5）宇宙及海洋的開發(fā)，軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和試驗。</p><p>　?。?）機械手電器控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有單周期連續(xù)、自動循環(huán)和手動控制等操作方式。</p><p>　?。?）工作方式的選擇可以很方便的操作

5、面板上表示出來。當旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。</p><p>　?。?）當旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。</p><p>　?。?）機械手需將工件從工作臺A移至工作臺B上，其動作過程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來驅(qū)動完成。</p><

6、p>　?。?0）此外，機械手在夾送工件工件右行到位后，如果工作臺B上的工件尚沒有運走，機械手則停止運動，待工作臺B上的工件被運走后，機械手才能下降。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　青島理工大學琴島學院1</p><p><b>　　課程設(shè)計說明書1</b></p>

7、;<p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　1序言1</b></p><p><b>　　2零件的分析2</b></p><p>　　2.1機械手的設(shè)計要求2</p><p>　　2.2機械手的運動原理2</p>

8、;<p>　　3機械手的程序設(shè)計2</p><p>　　3.1機械手的操作方式2</p><p>　　3.2機械手PLC的輸入/輸出開關(guān)分配表3</p><p>　　3.3機械手PLC控制面板圖4</p><p>　　3.4機械手PLC移動示意圖5</p><p>　　3.5機械手PLC控制接線

9、圖6</p><p>　　3.6機械手PLC自動控制狀態(tài)流程圖7</p><p>　　3.7機械手PLC控制總梯形圖8</p><p>　　3.8機械手PLC的語句表18</p><p>　　3.9機械手PLC程序設(shè)計說明21</p><p>　　3.9—1機械手PLC程序設(shè)計手動程序與自動程序的切換22&

10、lt;/p><p>　　3.9—2機械手PLC程序設(shè)計手動程序22</p><p>　　3.9—3機械手PLC程序設(shè)計自動程序22</p><p>　　3.9—4機械手PLC程序設(shè)計返回原點程序24</p><p><b>　　4總結(jié)24</b></p><p><b>　　5參考文

11、獻24</b></p><p><b>　　序言</b></p><p>　　現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計是在我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W生活中占有重要的地位。</p><

12、p>　　通過課程設(shè)計達到以下目的：1、學生在老師的指導之下，綜合運用現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程及前期所學課程的相關(guān)知識和技能，相對獨立地設(shè)計和調(diào)試一個小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)或繼電器控制系統(tǒng)，為即將從事的專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。2、初步培養(yǎng)編寫和整理“設(shè)計說明書”的能力。3、課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關(guān)資料等，提高學生對文獻資料的檢索和信息的處理能力。</p><p>　　就我個人

13、而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2零件的分析</b></p><p>　　2.1機械手的設(shè)計要求</p><p>　　機械手電器控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有單周期連續(xù)、自動循環(huán)和

14、手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便的操作面板上表示出來。當旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。</p><p>　　機械手需將工件從工作臺A移至工作臺B上，其動作過程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來驅(qū)動完成。此外，機械手在夾送工件工件右行到位后，如

15、果工作臺B上的工件尚沒有運走，機械手則停止運動，待工作臺B上的工件被運走后，機械手才能下降。</p><p>　　2.2機械手的運動原理</p><p>　　機械手將一個工件由A處傳送到B處。其中上升、下降、左移和右移的執(zhí)行分別用雙線圈二位電磁閥推動汽缸的完成。當按下電磁閥通電，就一直保持現(xiàn)有的機械動作。例如：一旦下降的電磁閥線圈通電，機械手下降，即使線圈在斷電，仍保持現(xiàn)有的下降狀態(tài)，直到

16、相反方向的線圈通電為止。另外加緊，放松由單線圈二位電磁閥推動汽缸完成，線圈通電執(zhí)行加緊動作，線圈斷電執(zhí)行放松動作。設(shè)備裝有上下左右限位開關(guān)。</p><p><b>　　3機械手的程序設(shè)計</b></p><p>　　3.1機械手的操作方式</p><p>　　操作時，機械手分為手動操作方式、回原點操作方式、單步（點動）操作方式、單周期操作方式

17、和自動循環(huán)操作方式。</p><p>　　3.2機械手PLC的輸入/輸出開關(guān)分配表</p><p>　　輸入信號 輸出信號</p><p>　　3.3機械手PLC控制面板圖</p><p>　　3.4機械手PLC移動示意圖</p><p>　　3.5機械手PLC控制接線圖&

18、lt;/p><p>　　3.6機械手PLC自動控制狀態(tài)流程圖</p><p>　　3.7機械手PLC控制總梯形圖</p><p>　　3.8機械手PLC的語句表</p><p>　　LD I0.2 = Q0.2

19、 </p><p>　　A I0.0 LD I0.4</p><p>　　AN Q0.1 AN Q0.2</p><p>　　= M0.5

20、 = Q0.0</p><p>　　LD SM0.1 LD I0.6 </p><p>　　O I0.0 A I0.0</p><p>　　O I1.1

21、 AN Q0.3</p><p>　　LPS = Q0.4</p><p>　　A M0.5 LD I0.7</p><p>　　S M0.0 ,1

22、 A I0.0</p><p>　　LPP AN Q0.4</p><p>　　AN M0.5 = Q0.3</p><p>　　R M0.0 ,1 LD

23、 I1.6</p><p>　　LD I1.0 A I1..4</p><p>　　R M0.7 ,1 O M0.7</p><p>　　R M3.0 ,8 AN

24、 I1.7</p><p>　　LD I2.1 = M0.7</p><p>　　S Q0.1 ,1 LD I1.6</p><p>　　LD I2.2 ON

25、 I1.2</p><p>　　R Q0.1 ,1 = M0.6</p><p>　　LD I0.5 LD M3.7</p><p>　　AN Q0.0 A

26、 I0.4</p><p>　　AN M0.7 LD M3.1</p><p>　　A M0.6 A T37</p><p>　　O M0.0 A

27、 M0.6</p><p>　　AN M3.0 O M3.2</p><p>　　= M0.0 AN M3.3</p><p>　　LD M3.7 =

28、 M3.2</p><p>　　A I0.2 LD M3.2</p><p>　　A M0.0 A I0.0</p><p>　　LD M0.0 A

29、 M0.6</p><p>　　A I1.6 O M3.3</p><p>　　AN I1.1 AN M3.4</p><p>　　OLD =

30、 M3.3</p><p>　　A M0.6 LD M3.3</p><p>　　O M3.0 A I0.3</p><p>　　AN M3.1 A

31、M0.6</p><p>　　= M3.0 O M3.4</p><p>　　LD M3.0 AN M3.5</p><p>　　A I0.1 AN

32、 I0.2</p><p>　　A M0.6 = M3.4</p><p>　　O M3.1 LD M3.4</p><p>　　AN M3.2 A

33、 I0.1</p><p>　　= M3.1 A M0.6</p><p>　　O M3.5 LD M3.1</p><p>　　AN M3.6 S

34、 Q0.1 ,1</p><p>　　= M3.5 TON T37 ,+10</p><p>　　LD M3.5 LD M3.5</p><p>　　A T38

35、 R Q0.1 ,1</p><p>　　A M0.6 TON T38 ,+10</p><p>　　O M3.6 LD M1.0</p><p>　　AN M3.7

36、 O M3.2</p><p>　　= M3.6 O M3.6</p><p>　　LD M3.6 AN I0.0</p><p>　　A I0.0

37、 = Q0.2</p><p>　　A M0.6 LD M3.3</p><p>　　O M3.7 AN I0.3</p><p>　　AN M3.0 =

38、 Q0.3</p><p>　　AN M0.0 LD M3.7</p><p>　　= M3.7 O M1.1</p><p>　　LD M0.5 AN

39、 I0.2</p><p>　　= Q0.5 = Q0.4</p><p>　　LD M3.0 LD I1.1</p><p>　　O M3.4 A

40、 I1.5</p><p>　　AN M0.5 O M1.0</p><p>　　= Q0.0 AN M1.1</p><p>　　= M1.0</p><p>　　R

41、 Q0.0 ,1</p><p>　　R Q0.1 ,1</p><p>　　LD M1.0</p><p>　　A I0.0</p><p>　　O M1.1</p><p>　　AN I0

42、.2</p><p>　　= M1.1</p><p>　　R Q0.3 ,1</p><p>　　3.9機械手PLC程序設(shè)計說明</p><p>　　控制系統(tǒng)設(shè)有手動、單周期、單步、連續(xù)和回原點5種工作方式。</p><p>　　機械手在最上面和最左邊且松開時稱為系

43、統(tǒng)處于原點狀態(tài)（或稱初始狀態(tài)）。左限位開關(guān)I0.2、上限位開關(guān)I0.0的常開觸點和表示機械手松開的Q0.1的常閉觸點的串聯(lián)電路接通時，“原點條件”存儲器位M0.5接通變?yōu)镺N，并接通Q0.5，原點指示燈亮。</p><p>　　如果選擇的是單周期工作方式，按下啟動按鈕I1.6后，從初始步M0.0開始，機械手按狀態(tài)流程圖的規(guī)定完成一個周期的工作后，返回并停留在初始步。</p><p>　　如

44、果選擇連續(xù)工作方式，在初始狀態(tài)下啟動按鈕I1.6后，機械手從初始步開始，一個周期一個周期的反復連續(xù)工作。當按下停止按鈕I1.7后，系統(tǒng)并不馬上停止工作，而是完成最后一個周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。</p><p>　　如果選擇的是單步工作方式，從初始步開始，按下啟動按鈕，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步的任務(wù)后，自動停止工作并停留在該步，再按下啟動按鈕，又往前走一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。</

45、p><p>　　在選擇單周期、連續(xù)和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點狀態(tài)。如果不滿足這一條件，則可選擇回原點工作方式，然后按原點啟動按鈕I1.5，使系統(tǒng)自動地返回原點狀態(tài)。在原點狀態(tài)，狀態(tài)流程圖中的初始步M0.0為ON，為進入單周期、連續(xù)和單步工作方式做好準備。</p><p>　　3.9—1機械手PLC程序設(shè)計手動程序與自動程序的切換</p><p>　　在梯形圖中，

46、第1邏輯行至第3邏輯行為手動程序與自動程序的切換程序。</p><p>　　接通可編程控制器的電源時，若機械手處于原電狀態(tài)，M0.5接通，SM0.1接通掃描周期，M0.0被置位，為進入單步、單周期和連續(xù)工作方式做好了準備。此時，系統(tǒng)進入自動工作方式。</p><p>　　若在梯形圖中，如果第一邏輯行中的M0.0未被置位，也就是說，機械手未處于原點狀態(tài)，此時系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方

47、式下工作，系統(tǒng)為手動工作方式。</p><p>　　3.9—2機械手PLC程序設(shè)計手動程序</p><p>　　在梯形圖中，第4邏輯行至第9邏輯行為手動控制程序。</p><p>　　將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳至單步（點動）方式。I1.2在第11邏輯行中的常閉觸點斷開，系統(tǒng)執(zhí)行手動程序，當按下加緊工作點動按鈕SB8時，I2.1的常開觸點閉合，Q0.1被復位，機械手處于加緊狀

48、態(tài)；當按下放松工作點動按鈕SB9時，I2.2的常開觸點閉合，Q0.1被復位，機械手處于放松狀態(tài)；當按下上升點動按鈕SB2時，I0.5的常開觸點閉合，Q0.2接通，機械手處于上升狀態(tài)；當按下下降點動按鈕SB1時，I0.4的常開觸點閉合，Q0.0接通，機械手處于下降狀態(tài)；當按下左移點動按鈕SB3時，I0.6的常開觸點閉合，Q0.4接通，機械手處于左移狀態(tài)；當按下右移點動按鈕SB4時，I0.5的常開觸點閉合，Q0.3接通，機械手處于右移狀態(tài)。

49、</p><p>　　3.9—3機械手PLC程序設(shè)計自動程序</p><p>　　在梯形圖中，第10邏輯行至第20邏輯行為不包括自動返回原點的自動控制程序。當把選擇開關(guān)扳至自動位置時，I1.4的常開觸點閉合，此時系統(tǒng)進入不包括自動返回原點的自動控制程序。</p><p>　　在第10邏輯行中，按下啟動按鈕I1.6時，M0.7接通并自鎖，且第11邏輯行中的M0.6也接

50、通，使得M0.6在第12邏輯行至第20邏輯行中的常開觸點閉合，允許轉(zhuǎn)換為自動工作方式。若系統(tǒng)處于原點狀態(tài)，接通電源則M0.0接通。</p><p>　　單周期工作方式，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳至單周期操作方式，I1.2在第11邏輯行中的常閉觸點閉合，I1.1在第13邏輯行中的常閉觸點閉合。按下啟動按鈕SB6，I1.6的常開觸點閉合，第13邏輯行中的M3.0接通并自鎖，使得在第22邏輯行中的Q0.0接通，系統(tǒng)進入下降狀態(tài)

51、。</p><p>　　當下降到位后，撞擊行程開關(guān)ST2，I0.1的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第14邏輯行中的M3.1的線圈接通，同時第13邏輯行中的M3.0的線圈斷開。第23邏輯行中的Q0.1被置位，系統(tǒng)進入加緊狀態(tài)，計時器T37開始計時。</p><p>　　經(jīng)過1S的計時后，計時器T37動作，在第15邏輯行中的常開觸點閉合，使得M3.2的線圈接通，同時第14邏輯行中的M3.1的

52、線圈斷開，第25邏輯行中的Q0.2的線圈接通，系統(tǒng)進入上升狀態(tài)。</p><p>　　當上升到位后，撞擊行程開關(guān)ST1，I0.0的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第16邏輯行中的M33的線圈接通，同時第15邏輯行中的M3.2的線圈斷開。第26邏輯行中的Q0.3的線圈接通，系統(tǒng)進入右行狀態(tài)。</p><p>　　當右行到位后，撞擊行程開關(guān)ST4，I0.3的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第1

53、7邏輯行中的M3.4的線圈接通，同時第16邏輯行中的M3.3的線圈斷開。第22邏輯行中的Q0.0的線圈接通，系統(tǒng)進入下降狀態(tài)。</p><p>　　當下降到位后，撞擊行程開關(guān)ST2，I0.1的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第18邏輯行中的M3.5的線圈接通，同時第17邏輯行中M3.4的線圈斷開。第24邏輯行中的Q0.1的線圈復位，系統(tǒng)進入松開狀態(tài)，計時器T38開始計時。</p><p>

54、　　經(jīng)過1S的計時后，計時器T38動作，在第19邏輯行中的常開觸點閉合，使得M3.6的線圈接通，同時第18邏輯行中的M3.5的線圈斷開。第25邏輯行中的Q0.2的線圈接通系統(tǒng)進入上升狀態(tài)。</p><p>　　當上升到位后，撞擊行程開關(guān)ST1，I0.0的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第20邏輯行中的M3.7的線圈接通，同時第19邏輯行中的M3.6的線圈斷開。第27邏輯行中的Q0.4的線圈接通，系統(tǒng)進入左行狀態(tài)。

55、</p><p>　　當左行到位后，撞擊行程開關(guān)ST3，I0.2的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，Q0.0的線圈斷開。由于系統(tǒng)處于單周期方式工作狀態(tài)，而第13邏輯行中的M0.7處于斷開狀態(tài)，因此，系統(tǒng)停止左行，并進入原點狀態(tài)。</p><p>　　全自動工作方式：將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳至全自動工作方式，按下啟動按鈕SB6，在第10邏輯行中，I1.4和I1.6的常開觸點閉合，M0.7接通。若系統(tǒng)處于

56、原點狀態(tài)，則系統(tǒng)按下列過程循環(huán)進行：下降→加緊→上升→右行→下降→放松→上升→左行→下降。其自動的過程與單周期工作相同，只不過在左行到位時，撞擊行程開關(guān)ST3，第13邏輯行中的I0.2的常開觸點閉合，由于是全自動工作方式，M0.7的常開觸點閉合，因此，系統(tǒng)又進入下降狀態(tài)。整個系統(tǒng)周而復始的工作，直至按下停止按鈕。</p><p>　　3.9—4機械手PLC程序設(shè)計返回原點程序</p><p&g

57、t;　　在初始狀態(tài)下，若系統(tǒng)不在原點時，則需要將系統(tǒng)返回原點，在梯形圖中，第28邏輯行和第29邏輯行為返回原點程序。</p><p>　　將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳至回原點操作方式，第28邏輯行中的I1.1的常開觸點閉合，按下回原點啟動按鈕SB5，M1.0接通，第25邏輯行中的Q0.2線圈接通，系統(tǒng)進入上升狀態(tài)；上升到位后，撞擊行程開關(guān)ST1，Q0.2線圈斷開，第29邏輯行中的M1.1接通，使得第27邏輯行中的Q0.4接

58、通，系統(tǒng)進入左行狀態(tài)，左行到位后，撞擊行程開關(guān)ST3，I0.2的常閉觸點斷開，Q0.4線圈斷開，系統(tǒng)進入原點狀態(tài)。</p><p><b>　　4總結(jié)</b></p><p>　　為期兩周的現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我組同學在老師的指導下，取得了可喜的成績，課程設(shè)計作為《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更

59、加接近，加深了理論知識的理解，相對獨立地設(shè)計和調(diào)試一個小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)或繼電器控制系統(tǒng)，為即將從事的專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是編寫PLC程序，第二階段是調(diào)試PLC應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　通過此次設(shè)計，學會使用手冊、查詢相關(guān)資料等，提高學生對文獻資料的檢索和信息的處理能力。</p><p>　　總的來說