plc課程設(shè)計--氣動機械手操作plc控制

1、<p><b>　　PLC課程設(shè)計</b></p><p>　　題目：氣動機械手操作PLC控制</p><p>　　院 系：工學院電氣與電子工程系 </p><p>　　專 業(yè)：電氣工程及其自動化 　 </p><p>　　氣動機械手操作PLC控制</p><p>

2、<b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題主要目的是通過S7-300PLC的設(shè)計，實現(xiàn)機械手的物料搬運，其中包括手動工作方式，回原位工作方式，單步工作方式，單周期工作方式，連續(xù)工作方式，以及一些關(guān)于安全保護類要求。具體來說包括實現(xiàn)機械手的各種動作控制，像上升、下降、左行、右行、夾緊以及放松的控制，另外該過程中還包括分析系統(tǒng)硬件要求，選擇合適工作方式，合理分配I/O地址和完成PL

3、C外部接線圖，最后完成氣動機械手的程序設(shè)計梯形圖、指令表的程序設(shè)計，并進行調(diào)試，并完成設(shè)計說明書?</p><p>　　關(guān)鍵詞：機械手 S7-300PLC 可編程技術(shù) </p><p>　　PNEUMATIC </p><p>　　MANIPULATOR, PLC CONTROL</p><p><b>　　ABSTRACT&l

4、t;/b></p><p>　　The main purpose of this project is through the S7-300PLC design, implementation of material handling manipulator, including manual work, back to work, single work, single cycle work, conti

5、nuous work, and some of the safety protection requirements. To achieve a variety of actions of the manipulator control, as the control of up and down and left and right, clamping and relax, in addition to the process als

6、o includes the analysis of system requirements, select the appropriate way of working, a re</p><p>　　Keywords：Manipulator S7-300PLC Programmable technology</p><p><b>　　第一章 緒 論</b>

7、</p><p><b>　　1.1研究背景</b></p><p>　　近20年來，氣動技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動技術(shù)相結(jié)合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求[1]；微電子技術(shù)的引進，促進了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，

8、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，負氣動技術(shù)從開關(guān)控制進進閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷進步；由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強和本錢低廉等特點，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。</p><p>　　1.2研究目的與意義</p><p>　　由于氣壓傳動系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動、易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作[2]。而氣動機械手作為機械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動

9、作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點。所以氣動機械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等[3]?，F(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線，尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線，大多采用了氣動機械手。車身在每個工序的移動；車身外殼被真空吸盤吸起和放下，在指定工位的夾緊和定位；點焊機焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點焊，都采用了各種特殊功能的氣動機

10、械手。高頻率的點焊力控的準確性及完成整個工序過程的高度自動化，堪稱是最有代表性的氣動機械手應(yīng)用[4]。 </p><p><b>　　1.3研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　精度是指機器人、機械手到達指定點的精確程度，它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指假如動作重復(fù)多次，機械手到達同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，假如一個機器人定位不夠精確

11、，通常會顯示一個固定的誤差，這個誤差是可以猜測的，因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個隨機誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運行機器人來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及氣動伺服技術(shù)走出實驗室和氣動伺服定位系統(tǒng)的成套化[5]。氣動機械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核產(chǎn)業(yè)和軍事產(chǎn)業(yè)等。</p><p><b>　　1.4主要研究內(nèi)容</b></p&

12、gt;<p>　　本課題擬開發(fā)物料搬運機械手，采用西門子系列S7-300PLC，對機械手的上升、下降、左行、右行、夾緊以及放松進行控制。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機械手完成各種動作[6]。</p><p>　　第二章 氣動機械臂的功能需求及總體方案設(shè)計</p><p><b>　　2.1功能需求</b></p><p

13、>　　氣動機械手的動作示意圖如圖1所示，氣動機械手的功能是將工件從A處移送到B處。</p><p><b>　　2.2控制要求為</b></p><p>　　1.氣動機械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實現(xiàn)，電磁閥線圈失電時能保持原來的狀態(tài)，必須驅(qū)動反向的線圈才能反向運動；</p><p>　　2、上升、下降的電磁閥線圈分別為

14、YV2、YV1；右行、左行的電磁閥線圈為YV3、YV4；</p><p>　　3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥YV5來實現(xiàn)，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；</p><p>　　4、機械手的夾鉗的松開、夾緊通過延時1.7S實現(xiàn)；</p><p>　　5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4來實現(xiàn)；</p>

15、<p>　　2.3機械手的的操作功能</p><p>　　機械手的操作面板如圖2所示。機械手能實現(xiàn)手動、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。</p><p>　　1、手動工作方式時，用各按鈕的點動實現(xiàn)相應(yīng)的動作；</p><p>　　2、回原位工作方式時，按下“回原位”按鈕，則機械手自動返回原位；</p><p>　　3、單步

16、工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手向前執(zhí)行一步；</p><p>　　4、單周期工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手只運行一個周期；</p><p>　　5、連續(xù)工作方式時，機械手在原位，只要按下啟動安鈕，機械手就會連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止安鈕；</p><p>　　6、傳送工件時，機械手必須升到最高點才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時碰到其他工件；

17、</p><p>　　7、出現(xiàn)緊急情況，按下緊急停車按鈕時，機械手停止所有的操作。</p><p>　　2.3氣動機械手的工作方式</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)有手動、單周期、連續(xù)、單步和回原點五種工作方式（如圖2）。</p><p>　　1、手動工作方式時，用SB3—SB8對應(yīng)的6個按鈕分別獨立控制機械手的下降、上升、右行、左行、夾緊、放松；

18、</p><p>　　2、回原位工作方式時，按下“回原位”按鈕，則機械手自動返回原位；</p><p>　　3、單步工作方式時，從初始步開始，按一下啟動按鈕，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，再按一下啟動按鈕，又往前走一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試；</p><p>　　4、單周期的工作方式時，按下啟動按鈕SB1后，從初始步開始，機械

19、手按順序功能圖的規(guī)定完成一個周期的工作后，返回并停留在初始步；</p><p>　　5、連續(xù)工作方式時，按下啟動按鈕SB1后，機械手按順序功能圖的規(guī)定連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止按鈕SB2。</p><p>　　第三章 氣動機械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　3.1氣動機械手的I/O地址分配表</p><p>　　表3.1 氣動機械

20、手I/O地址分配表</p><p>　　3.2氣動機械手的主系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)架構(gòu)圖</p><p>　　系統(tǒng)分為手動、回原位、單步、連續(xù)、周期五個子系統(tǒng)，分別進行設(shè)計。程序總體架構(gòu)如圖3.1所示</p><p>　　模式選擇程序設(shè)計梯形圖如下</p><p><b>　　3.2.

21、1手動模式</b></p><p>　　手動模式中只需要利用SB1-SB9按鈕控制上升、下降、左行、右行對應(yīng)的YV1-YV4線圈，并用SQ1-SQ4限位開關(guān)構(gòu)成系統(tǒng)即可。以下為手動模式子系統(tǒng)PLC梯形圖：</p><p>　　3.2.2回原位模式</p><p>　　回原位模式之中需要利用SQ1-SQ2限位開關(guān)的信號判斷此時機械臂在工作的位置，然后驅(qū)動反

22、向線圈完成回原位動作。以下為回原位模式子系統(tǒng)PLC梯形圖：</p><p><b>　　3.2.3單步模式</b></p><p>　　單步模式之中將系統(tǒng)一次動作周期分為八步，將SB1的按鍵次數(shù)利用計數(shù)器進行計數(shù)，將計數(shù)值與整數(shù)比較指令進行比較，分別得出按鍵次數(shù)，執(zhí)行步驟，利用步數(shù)指令驅(qū)動YV1-YV4線圈動作，完成點動步驟，當完成最后一個動作時將計數(shù)器復(fù)位。以下為點

23、動模式子系統(tǒng)PLC梯形圖：</p><p>　　3.2.4單周期模式</p><p>　　單周期模式利用SQ1-SQ4限位開關(guān)信號完成一周期的動作。以下為單周期模式子系統(tǒng)PLC梯形圖</p><p><b>　　3.2.5連續(xù)模式</b></p><p>　　將單周期模式植入連續(xù)模式，將最后一個動作完成的信號并入單模式的

24、開始信號。以下為連續(xù)模式子系統(tǒng)PLC梯形圖</p><p>　　氣動機械手PLC控制系統(tǒng)調(diào)試</p><p><b>　　4.1模式選擇調(diào)試</b></p><p><b>　　4.2手動模式調(diào)試</b></p><p>　　4.3回原位模式調(diào)試</p><p><b&

25、gt;　　4.4單步模式調(diào)試</b></p><p>　　4.5單周期模式調(diào)試</p><p><b>　　4.6連續(xù)模式調(diào)試</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　在本次課程設(shè)計中，采用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方案，完成了控制電路設(shè)計，在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的過

26、程中根據(jù)控制系統(tǒng)的控制電路完成了PLC梯形圖控制程序，在課程設(shè)計中還繪制了系統(tǒng)工作流程圖，在本次設(shè)計中，我們還需要大量的以前沒有學到到過的知識，還有很多其他意外的收獲。使我受益匪淺。</p><p>　　在設(shè)計過程中，總是遇到到這樣或那樣的問題，有時發(fā)現(xiàn)我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心。鑒于現(xiàn)在所學的知識有限以及課程設(shè)計中的時間緊迫，在本文的設(shè)計過程中還存在思路不完善之處，在整個系統(tǒng)

27、的設(shè)計上，做的還不夠細致，在這次課程設(shè)計中我也體會到團隊合作的重要性。指導(dǎo)老師在第一天就把我們分成了六個小組，在小組中我學到了很多東西，對我感觸最深的是大家從不同的角度去思考問題。有的很具體，有的很重點，不管怎樣，這對我都有很深得影響，我想以后我做事也會多角度的思考。</p><p>　　最后該感謝幫助我的同學和老師。首先該感謝老師給我精心的講解和給我精心的講解和輔導(dǎo)、在實驗過程中對我遇到的疑難問題的指導(dǎo)幫助。感

28、謝實驗室老師幫助我排除設(shè)備故障。感謝同學們對我實驗過程中的交流和幫助。還得感謝學校給我們這樣的一個自己動手設(shè)計的好機會！</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　在這次課程設(shè)計的編寫過程中，我得到了許多人幫助。</p><p>　　首先感謝我的老師在課程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)，提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報告的主

29、要原因，更重要的是老師幫我解決許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做到更加完善。在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己設(shè)計能力。</p><p>　　其次，我要感謝幫助過我的同學，他們?yōu)槲医鉀Q了不少設(shè)計的難題。同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。</p><p>　　最后再一次感謝所有在設(shè)計中曾經(jīng)幫助我的良師益友和同學。 </p><p&

30、gt;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 田效伍. 電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2017.</p><p>　　[2] 韋瑞錄，麥艷紅. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 廣州：華南理工大學出版社，2015.</p><p>　　[3] 郁漢琪. 電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M]. 南京：東