plc課程設(shè)計(jì)---機(jī)械手

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言2</b></p><p><b>　　第一章3</b></p><p>　　1.1 機(jī)械手簡(jiǎn)介3</p><p>　　1.2 機(jī)械手分類3</p><p><b&

2、gt;　　第二章4</b></p><p>　　2.1 PLC簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟5</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)要求5</p><p><b>　　第三章7</b></p><p>　　3.1機(jī)械手工作過(guò)程：7</p>&l

3、t;p>　　3.2 PLC的輸入輸出端子接線圖8</p><p>　　3.3 操作面板及動(dòng)作說(shuō)明8</p><p><b>　　3.4 全程序9</b></p><p>　　3.5 公用程序10</p><p>　　3.6 手動(dòng)單步操作程序11</p><p>　　3.7 自動(dòng)操作

4、程序12</p><p>　　3.8機(jī)械手傳送系統(tǒng)梯形圖14</p><p>　　3.9手動(dòng)子程序指令表18</p><p><b>　　心得體會(huì)20</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p><b>　　前言</b&

5、gt;</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，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)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。</p><p>　　機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一、它能部

6、分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)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，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到很多國(guó)家的重視，投入大量的人力物力來(lái)研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的。 <

7、/p><p>　　機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。</p><p>　　機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中

8、獲得廣泛的引用。</p><p><b>　　第一章</b></p><p><b>　　1.1 機(jī)械手簡(jiǎn)介</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)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(guò)編程來(lái)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)

9、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(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　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(dòng)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)。</p><p><b>　　1.2 機(jī)械手分類</b></p><p>　　機(jī)械手一般分為三類。第一類是不

10、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(guò)操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電信號(hào)操作機(jī)械手來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球、火星等。第三類是專用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)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(guó)外稱為“M

11、echanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。</p><p>　　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。在現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)中，自動(dòng)化程度較高，大量應(yīng)用機(jī)械手。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，可以增強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)械手的認(rèn)識(shí)，同時(shí)并熟悉掌握PLC技術(shù)、位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等工業(yè)控制常用的技術(shù)。</p><p><b>　　第二章

12、</b></p><p><b>　　2.1 PLC簡(jiǎn)介</b></p><p>　　可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）：是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。</p>

13、<p>　　可編程序控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)就是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換與以物理實(shí)現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說(shuō)是PLC實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)，同時(shí)物理實(shí)現(xiàn)也是PLC與普通微機(jī)相區(qū)別之處，其需要考慮實(shí)際控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號(hào)適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用，所以PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM/ROM）、輸入輸出接口（I/O）電

14、路、通信接口及電源組成。PLC的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　根據(jù)工藝要求確定被控系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作,確定這些動(dòng)作之間的關(guān)系及完成這些動(dòng)作的順序。(2)分配輸入、輸出設(shè)備,即確定哪些外圍設(shè)備是送信號(hào)給PLC的,哪些外圍設(shè)備是接收來(lái)自PLC的信號(hào)的,同時(shí)還要將PLC的輸入、輸出點(diǎn)與之一一對(duì)應(yīng),對(duì)I/O進(jìn)行分配。在此基礎(chǔ)上確定PLC的選型。

15、(3)根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求和所選PLC的I/O點(diǎn)的情況及高功能模塊的情況,設(shè)計(jì)PLC用戶程序,此時(shí)可采用梯形田、助記符或流程圖語(yǔ)言形式的用戶程序。PLC的用戶程序體現(xiàn)了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關(guān)系,編程時(shí)可用編程器或計(jì)算機(jī)直接編程、修改,同時(shí)也可對(duì)PLC的工作狀態(tài)、特殊功能進(jìn)行設(shè)定。(4)對(duì)所設(shè)計(jì)的PLC程序進(jìn)行調(diào)試和修改,直至PLC完全實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的控制功能。(5)保存已完成的程序。</p><p

16、><b>　　2.3 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　(1)工件的補(bǔ)充使用人工控制,可直接將工件放在D點(diǎn)(LS0動(dòng)作)。</p><p>　　(2)只要D點(diǎn)有工件,機(jī)械手臂即先下降(B缸動(dòng)作)將工件抓取(C缸動(dòng)作)后上升(B缸復(fù)位),再將工件搬運(yùn)(A缸動(dòng)作)到E點(diǎn)上方,機(jī)械手臂再次下降(B缸動(dòng)作)后放開(C缸復(fù)位)工件,機(jī)械手臂上升(B缸復(fù)位),最后機(jī)械手

17、臂再回到原點(diǎn)(A缸復(fù)位)。</p><p>　　(3)A,B,C缸均為單作用氣缸,使用電磁閥控制。A、B、C缸得電分別執(zhí)行左移、下移、抓緊,A、B、C缸失電分別執(zhí)行右移、上移、松開。</p><p>　　(4)C缸在抓取或放開工件后,都需有1秒的間隔,機(jī)械手臂才能動(dòng)作。</p><p>　　(5)當(dāng)E點(diǎn)有工件且B缸已上升到LS4時(shí),傳送帶馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)以運(yùn)走工件,經(jīng)2秒后

18、傳送帶馬達(dá)自動(dòng)停止。工件若未完全運(yùn)走(計(jì)時(shí)未到)時(shí),則應(yīng)等待傳送帶馬達(dá)停止后才能將工件移走。</p><p>　　(6)LS0→D點(diǎn)有無(wú)工件偵測(cè)用限制開關(guān), LS1→A缸前行限制開關(guān)(左極限),LS2→A缸退回限制開關(guān)(右極限),LS3→B缸下降限制開關(guān)(下極限),LS4→B缸上升限制開關(guān)(上極限), LS5→E點(diǎn)有無(wú)工件偵測(cè)用限制開關(guān)。</p><p>　　要求有手動(dòng)、自動(dòng)連續(xù)、單周期控

19、制方式。</p><p><b>　　第三章</b></p><p><b>　　機(jī)械手工作過(guò)程：</b></p><p>　　機(jī)械手在生產(chǎn)線上的任務(wù)是將工件從E處傳送到D處。根據(jù)外界情況，機(jī)械手在空間上主要進(jìn)行以下動(dòng)作：機(jī)械手下降，機(jī)械手抓緊工件，機(jī)械手與工件上升，機(jī)械手與工件有左移，機(jī)械手與工件下降，機(jī)械手放松工件，機(jī)

20、械手上升，馬達(dá)傳送機(jī)械手延時(shí)，機(jī)械手左移。控制器檢測(cè)上，下，左，右限位開關(guān)的通斷，決定當(dāng)前的動(dòng)作，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出，控制機(jī)械手的動(dòng)作。同時(shí)，用兩位數(shù)碼管顯示搬運(yùn)工件的數(shù)量。</p><p>　　啟動(dòng)控制有2種，1個(gè)由啟動(dòng)開關(guān)安裝在現(xiàn)場(chǎng)，1個(gè)由通過(guò)組態(tài)王軟件控制。在控制面板上，安裝一個(gè)檔位開關(guān)，分手動(dòng)和自動(dòng)兩大檔位，手動(dòng)擋包括調(diào)試和回原位兩檔，自動(dòng)擋分單步、半自動(dòng)和全自動(dòng)三檔，要求自動(dòng)擋的操作必須在回原位的基礎(chǔ)上才

21、能進(jìn)行。</p><p>　　原位 下降 夾緊 上升 左移 下降</p><p>　　左移 上移 馬達(dá)傳送 放松 </p><p>　　3.2 PLC的輸入輸出端子接線圖</p><p>　　3.3 操作面板及動(dòng)作說(shuō)明</p><

22、;p>　　根據(jù)控制和生產(chǎn)工藝的要求，控制操作</p><p>　　LS0表示D點(diǎn)有工件I0.0， LS1表示左限位I0.1</p><p>　　LS2表示右限位I0.2 LS3表示下限位I0.3</p><p>　　LS4表示上限位I0.4 LS5 表示E點(diǎn)有工件I0.5</p><p>

23、　　Q0.1表示下行 Q0.2表示夾緊</p><p>　　Q0.3表示上行 Q0.4表示左行</p><p>　　Q0.5表示松開 Q0.6表示右行</p><p>　　Q0.7馬表示達(dá)傳送 I2.1表示回原點(diǎn)</p><p&

24、gt;　　I2.0表示手動(dòng) I2.4表示連續(xù)動(dòng)作</p><p>　　I2.3表示單周期動(dòng)作 I1.2表示夾緊開關(guān)</p><p>　　I0.7表示松開開關(guān) I1.0表示上升開關(guān)</p><p>　　I1.1表示下降開關(guān) I1.2表示左行開關(guān)</p>&

25、lt;p><b>　　I.3表示右行開關(guān)</b></p><p><b>　　3.4 全程序</b></p><p><b>　　3.5 公用程序</b></p><p>　　3.6 手動(dòng)單步操作程序　</p><p><b>　　如圖所示</b>&

26、lt;/p><p><b>　　手動(dòng)控制面板如下圖</b></p><p>　　3.7 自動(dòng)操作程序</p><p>　　自動(dòng)操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移如下圖所示。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，按啟動(dòng)SM0.1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.1，驅(qū)動(dòng)下降Q0.1，當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位使行程開關(guān)I0.3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.2，而M0.1自動(dòng)復(fù)位。M0.2驅(qū)動(dòng)Q0.2置位，延時(shí)1秒，以使機(jī)械

27、手夾緊。當(dāng)延時(shí)完成，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.3，驅(qū)動(dòng)Q0.3上升，當(dāng)上升到達(dá)最高位，I0.4接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.4。M0.4驅(qū)動(dòng)Q0.3左移。</p><p>　　移到最左位，I0.1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.5下降。下降到最低位，I0.3接通，機(jī)械手放松。為了使電磁力完全失掉，延時(shí)1秒。延時(shí)時(shí)間到，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.7上升。上升到最高位，I0.4接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.0馬達(dá)傳送，延時(shí)2S。延時(shí)完成，使M1.1接通，驅(qū)動(dòng)Q0

28、.6右行，右行到右限位I 0.2接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動(dòng)作。M1.7為單周期或者連續(xù)的標(biāo)記位。</p><p>　　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(dòng)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)。</p><p>　　3.8機(jī)械手傳送系統(tǒng)梯形圖</p><p>　　3

29、.9手動(dòng)子程序指令表</p><p>　　TITLE=程序注釋</p><p>　　Network 1 </p><p>　　LD I1.6</p><p>　　A I1.4</p><p>　　O M1.7</p><p>　　AN I1.7</p&g

30、t;<p>　　= M1.7</p><p>　　Network 2 </p><p>　　LD M1.1</p><p>　　A I0.2</p><p>　　O SM0.1</p><p>　　O M0.0</p><p>　　A

31、N M0.1</p><p>　　= M0.0</p><p>　　Network 3 </p><p>　　LD M1.1</p><p>　　A I0.2</p><p>　　A M1.7</p><p>　　LD M0.0</p&

32、gt;<p>　　A I0.0</p><p>　　A I0.4</p><p>　　A I0.1</p><p>　　A I1.6</p><p><b>　　OLD</b></p><p>　　O M0.1</p>

33、<p>　　AN M0.2</p><p>　　= M0.1</p><p>　　= Q0.1</p><p>　　Network 4 </p><p>　　LD M0.1</p><p>　　A I0.3</p><p>　　O

34、 M0.2</p><p>　　AN M0.3</p><p>　　= M0.2</p><p>　　= Q0.2</p><p>　　TON T37, 100</p><p>　　Network 5 </p><p>　　LD M0.2</p&g

35、t;<p>　　A T37</p><p>　　O M0.3</p><p>　　AN M0.4</p><p>　　= M0.3</p><p>　　= Q0.3</p><p>　　Network 6 </p><p>　　LD

36、 M0.3</p><p>　　A I0.4</p><p>　　O M0.4</p><p>　　AN M0.5</p><p>　　= M0.4</p><p>　　= Q0.4</p><p>　　Network 7 </p>

37、;<p>　　LD M0.4</p><p>　　A I0.1</p><p>　　O M0.5</p><p>　　AN M0.6</p><p>　　= M0.5</p><p>　　= Q0.1</p><p>　　Ne

38、twork 8 </p><p>　　LD M0.5</p><p>　　A I0.3</p><p>　　O M0.6</p><p>　　AN M0.7</p><p>　　= M0.6</p><p>　　= Q0.5</p&g

39、t;<p>　　TON T38, 100</p><p>　　Network 9 </p><p>　　LD M0.6</p><p>　　A T38</p><p>　　O M0.7</p><p>　　AN M1.0</p><p>　

40、　= M0.7</p><p>　　= Q0.3</p><p>　　Network 10 </p><p>　　LD M0.7</p><p>　　A I0.4</p><p>　　O M1.0</p><p>　　AN M1.1<

41、/p><p>　　= M1.0</p><p>　　= Q0.7</p><p>　　TON T39, 200</p><p>　　Network 11 </p><p>　　LD M1.0</p><p>　　A T39</p><p

42、>　　A I0.5</p><p>　　O M1.1</p><p>　　AN M0.0</p><p>　　= M1.1</p><p>　　= Q0.6</p><p>　　Network 12 </p><p>　　LD M1.

43、1</p><p>　　A I0.2</p><p>　　AN M1.7</p><p>　　O M0.0</p><p>　　AN M0.1</p><p>　　= M0.0</p><p><b>　　心得體會(huì)</b><

44、;/p><p>　　此次我做的課程設(shè)計(jì)是機(jī)械手操作的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)2個(gè)星期的努力，設(shè)計(jì)終于完成。這次設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，使我們更加了解了設(shè)計(jì)工作的基本流程和設(shè)計(jì)的方法以及理念。</p><p>　　在此次的課程設(shè)計(jì)中，我遇到了許多以前從未遇到過(guò)的問(wèn)題，但過(guò)通過(guò)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和我的努力，這些問(wèn)題都得到了較好的解決。</p><p>　　雖然我們?cè)O(shè)計(jì)的只

45、是個(gè)簡(jiǎn)單的搬運(yùn)機(jī)械手，但需要完成左右移、升降、抓放等功能，對(duì)應(yīng)分別要對(duì)這些功能進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。這次實(shí)踐使理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，鞏固和深化了所學(xué)過(guò)的專業(yè)理論知識(shí)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我不斷探索、不斷學(xué)習(xí)和修改。自學(xué)了許多相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，上網(wǎng)和在圖書館查閱大量相關(guān)資料。</p><p>　　在賴?yán)蠋煹南ば闹笇?dǎo)下完成的。老師為論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見，為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。同時(shí)，賴、劉兩位

46、老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、不斷探索的科研作風(fēng)，敏銳深邃的學(xué)術(shù)洞察力，孜孜不倦的敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文結(jié)束之際，特向我敬愛的老師致以最崇高的敬禮和深深的感謝！</p><p>　　鑒于本人所學(xué)知識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，又是初次研究這種復(fù)雜的設(shè)計(jì)，在此過(guò)程中難免存在一些錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>

47、</p><p>　　[1] 劉星平.PLC原理及工程應(yīng)用[M]. 北京： 中國(guó)電力出版社</p><p>　　[2] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 萬(wàn)太福.可編程序控制器及其應(yīng)用[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社</p><p>　　[4] 工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)[M