plc課程設(shè)計(jì)--機(jī)械手動(dòng)作的模擬

1、<p>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)：</p><p>　　本課程是電氣工程及電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在掌握所學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課 專(zhuān)業(yè)課基礎(chǔ)上一 次叫全面的實(shí)習(xí)訓(xùn)練，通過(guò)完成一個(gè)具有較完善功能的設(shè)計(jì)課題，大到訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。其基本目的是：</p><p>　　培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已學(xué)的理論和生產(chǎn)實(shí)習(xí)知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，</p>

2、;<p>　　學(xué)習(xí)工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)一個(gè)完整系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，掌握運(yùn)用專(zhuān)業(yè)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的知識(shí)解決自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方面常見(jiàn)實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　進(jìn)行基本技能訓(xùn)練，如利用設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及使用仿真軟件、試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等。陪養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)方式</b></p><p&

3、gt;　　1、根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提出的控制要求選擇系統(tǒng)方案和控制方式</p><p>　　2、合理選擇元器件型號(hào)，正確進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)和軟件調(diào)試。</p><p>　　3完成電路設(shè)計(jì)、編寫(xiě)完成實(shí)時(shí)控制程序或編寫(xiě)完仿真程序。</p><p>　　4調(diào)試和完成控制系統(tǒng)，使之滿足控制要求。</p><p>　　5編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p&g

4、t;<p>　　三、機(jī)械手及其應(yīng)用 </p><p>　　機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序軌跡極其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取，搬運(yùn)工件或操做工具的自動(dòng)化裝置。在我國(guó)由于大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作，因而通常把工業(yè)機(jī)器人稱(chēng)做操作機(jī)械手。</p><p><b>　　四、機(jī)械手的特點(diǎn)：</b></p>&l

5、t;p>　　（1） 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng) 能代替人從事危險(xiǎn)，有害的工作。在長(zhǎng)時(shí)間工作對(duì)人體有害的場(chǎng)所，機(jī)械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫，異常壓力和有害氣體，粉塵，放射線作用下，以及沖壓，滅等危險(xiǎn)環(huán)境中勝任工作。</p><p>　?。?） 機(jī)械手能持久，耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。<

6、;/p><p>　?。?） 由于機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)又可以避免人為的操作錯(cuò)誤。</p><p>　?。?） 機(jī)械手特點(diǎn)是通過(guò)用工業(yè)機(jī)械手的通用性，靈活性好，能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的不斷變化，以滿足柔性生產(chǎn)的需要。</p><p>　　因此采用機(jī)械手最明顯的特點(diǎn)是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的

7、廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。例如：在機(jī)床加工，裝配作業(yè)，勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易于疲勞的工作環(huán)境以及在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作等。</p>&

8、lt;p>　　隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械手的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，其技術(shù)性能也在不斷提高。在國(guó)內(nèi)，應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人特別是示教再現(xiàn)性機(jī)器人不斷增多，而且計(jì)算機(jī)控制的也有所應(yīng)用。在國(guó)外應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人多為示教再現(xiàn)型機(jī)器人，而且計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人占有相當(dāng)比例。帶有“觸覺(jué)”，“視覺(jué)”等感覺(jué)的“智能機(jī)器人”正處于研制開(kāi)發(fā)階段。帶有一定智能的工業(yè)機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展方向。</p><p

9、><b>　　五、控制要求</b></p><p>　　圖中為一個(gè)將工件由A處傳送到B處的機(jī)械手，上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動(dòng)作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機(jī)械手下降，即使線圈再斷電，仍保持現(xiàn)有的下降動(dòng)作狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外，夾緊/放松由單線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成，線圈通電執(zhí)行夾緊動(dòng)作，

10、線圈斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。設(shè)備裝有上、下限位和左、右限位開(kāi)關(guān)，它的工作過(guò)程如圖所示，有八個(gè)動(dòng)作，即為：</p><p>　　六、機(jī)械手動(dòng)作的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖：</p><p>　　此面板中的啟動(dòng)、停止用動(dòng)斷按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)，限位開(kāi)關(guān)用鈕子開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，電磁閥和原位指示燈用發(fā)光二極管來(lái)模擬。</p><p>　　七、輸入/輸出接線列表]</p><p>　

11、　八、 工作過(guò)程分析：</p><p>　　當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，上升限位開(kāi)關(guān)I0.2、左限位開(kāi)關(guān)I0.4均處于接通（“1”狀態(tài)），移位寄存器數(shù)據(jù)輸入端接通，使M10.0置“1”，Q0.5線圈接通，原位指示燈亮。</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕，SB1置“1”，產(chǎn)生移位信號(hào)，M10.0的“1”態(tài)移至M101，下降閥輸出繼電器I0.0接通，執(zhí)行下降動(dòng)作，由于上升限位開(kāi)關(guān)U0.2斷開(kāi)，M10.

12、0置“0”，原位指示燈滅。</p><p>　　當(dāng)下降到位時(shí)，下限位開(kāi)關(guān)SQ1接通，產(chǎn)生移位信號(hào)，M10.0的“0”態(tài)移位到M10.1，下降閥Q0.0斷開(kāi)，機(jī)械手停止下降，M10.1的“1”態(tài)移到M10.2，M20.0線圈接通，M20.0動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，夾緊電磁閥Q0.1接通，執(zhí)行夾緊動(dòng)作，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T37，延時(shí)1.7秒。</p><p>　　機(jī)械手夾緊工件后，T0動(dòng)合觸點(diǎn)接通，產(chǎn)生移位

13、信號(hào)，使M10.3置“1”，“0”態(tài)移位至M102.，上升電磁閥YQ0.2接通，I0.1斷開(kāi)，執(zhí)行上升動(dòng)作。由于使用S指令，M20.0線圈具有自保持功能，Q0.1保持接通，機(jī)械手繼續(xù)夾緊工件。</p><p>　　當(dāng)上升到位時(shí)，上限位開(kāi)關(guān)I0.2接通，產(chǎn)生移位信號(hào)，“0”態(tài)移位至M10.3，Q0.2線圈斷開(kāi)，不再上升，同時(shí)移位信號(hào)使M10.4置“1”，Q0.4斷開(kāi)，右移閥繼電器Q0.3接通，執(zhí)行右移動(dòng)作。<

14、/p><p>　　待移至右限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作位置，I0.3動(dòng)合觸點(diǎn)接通，產(chǎn)生移位信號(hào)，使M10.3的“0”態(tài)移位到M10.4，Q0.3線圈斷開(kāi)，停止右移，同時(shí)M10.4的“1”態(tài)已移到M10.5，Q0.0線圈再次接通，執(zhí)行下降動(dòng)作。</p><p>　　當(dāng)下降到使I0.1動(dòng)合觸點(diǎn)接通位置，產(chǎn)生移位信號(hào)，“0”態(tài)移至M10.5，“1”態(tài)移至M10.6，Q0.0線圈斷開(kāi)，停止下降，R指令使M20.0復(fù)位

15、，Q0.1線圈斷開(kāi)，機(jī)械手松開(kāi)工件；同時(shí)T38啟動(dòng)延時(shí)1.5秒，T1動(dòng)合觸點(diǎn)接通，產(chǎn)生移位信號(hào)，使M10.6變?yōu)椤?”態(tài)，M10.7為“1”態(tài)，Q0.2線圈再度接通，I0.1斷開(kāi)，機(jī)械手又上升，行至上限位置，I0.2觸點(diǎn)接通，M10.7變?yōu)椤?”態(tài)，M11.2為“1”態(tài)，I0.2線圈斷開(kāi)，停止上升，Y004線圈接通，X003斷開(kāi)，左移。</p><p>　　到達(dá)左限位開(kāi)關(guān)位置，X004觸點(diǎn)接通，M11.2變?yōu)椤?

16、”態(tài)，M11.3為“1”態(tài)，移位寄存器全部復(fù)位，Q0.4線圈斷開(kāi)，機(jī)械手回到原位，由于I0.2、I0.4均接通，M10.0又被置“1”，完成一個(gè)工作周期。</p><p>　　再次按下啟動(dòng)按鈕，將重復(fù)上述動(dòng)作。</p><p>　　九、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　1、分析控制系統(tǒng)的要求，確定控制任務(wù)：</p><p>　　首先

17、分析機(jī)械手的控制功能，確定控制任務(wù)。</p><p>　　2、選擇和確定用戶I/O設(shè)備：</p><p>　　根據(jù)傳統(tǒng)控制線路，確定出PLC改造所需的各種輸入/輸出設(shè)備，即各種按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器和接觸器等。</p><p>　　3、PLC和相應(yīng)I/O模塊的選擇：</p><p>　　統(tǒng)計(jì)所需I/O的個(gè)數(shù)和信號(hào)的類(lèi)型，并考慮一定I/O的余量（1

18、0%~15%），選擇合適的PLC和相應(yīng)的I/O模塊。</p><p>　　十、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）主電路的設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）相關(guān)傳感器的選擇；</p><p>　?。?）確定出輸入、輸出信號(hào)，畫(huà)出PLC的I/O接線圖；</p><p>　　十一、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p&

19、gt;<p>　?。?）首先分別設(shè)計(jì)出機(jī)械手各部分的控制軟件梯形圖；</p><p>　?。?）整體控制軟件梯形圖設(shè)計(jì)；</p><p><b>　　十二、聯(lián)機(jī)調(diào)試；</b></p><p>　　十三、PLC機(jī)械手接線圖</p><p>　　十四、PLC程序編寫(xiě)</p><p>&l

20、t;b>　　主站程序：</b></p><p><b>　　從站程序：</b></p><p><b>　　十五、主從的建立</b></p><p><b>　　十六、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　在這次兩個(gè)星期的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)剛拿到課題是

21、，對(duì)這次課題的實(shí)際內(nèi)容和方法還是很模糊，只能去圖書(shū)館，上網(wǎng)，以及平時(shí)做的實(shí)驗(yàn)中找突破口，在經(jīng)過(guò)幾天的查找和學(xué)習(xí)，對(duì)此次課題有了初步的設(shè)計(jì)思路和方法，接下來(lái)的幾天里，通過(guò)對(duì)資料的分析，有了初步的模塊，在PLC設(shè)計(jì)和應(yīng)用上也得到了一定的使用方法，接下來(lái)就是對(duì)程序的編寫(xiě)，在平時(shí)的課堂上雖然老師都有講解，但真正到了應(yīng)用時(shí)還是存在很多的問(wèn)題，再通過(guò)資料的輔助和老師的細(xì)心講解，知道了如何編程，如何設(shè)置主從，以及主從間的連接方式和使用方法，在借下來(lái)對(duì)

22、程序的調(diào)試過(guò)程中雖然出現(xiàn)的大大小小的一些問(wèn)題，但都能夠自己找出原因并解決，我覺(jué)的這是這次課程設(shè)計(jì)的最好收獲，最終的成果基本符合設(shè)計(jì)要求，在書(shū)本，資料和老師的幫助下，即完成了這次設(shè)計(jì)同時(shí)也是一次很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，使這個(gè)學(xué)期的內(nèi)容得到鞏固，也學(xué)習(xí)了更多。</p><p><b>　　十七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《可編程序控制器與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)》

23、 陳忠華編著</p><p>　　《PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用》 廖常初主編</p><p>　　《可編程序控制器編程實(shí)戰(zhàn)與提高》 郭純生編輯