2022年机械手加工PLC控制设计.docx

精品学习资源摘要机械手是在机械化、自动化生产过程中进展起来的一种新型装置；近年来，随着电子技术特殊是电子运算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内快速进展起来的一门新兴技术， 它更加促进了机械手的进展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合；机械手是能够仿照人手动作，并按设定程序、轨迹和要求代替人手抓（吸）取、搬运工件或工具或进行操作的自动扮装置，它能部分的代替人的手工劳动；较高级型式的机械手，仍能模拟人的手臂动作，完成较复杂的作业；在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大地改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率， 加快实现工业生产机械化和自动化的步伐；机械手虽然目前仍不如人手那样敏捷，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲惫、不怕危急、抓举重物的力气比人手大等特点， 因此，机械手已受到很多部门的重视，并越来越应用广泛；机械手通常应用于动作复杂的场合来代替人的反复的操作，从而节约人的劳动，一般继电器由于其体积和接口等各方面限制，常常 被应用于动作简洁的电气及流水线掌握，而 PLC以其牢靠性高、抗干扰才能强；掌握系统构成简洁、通用性强； 编程简洁、使用、保护便利；组合便利、功能强、应用范畴广； 体积小、重量轻、功耗低等有点被广泛应用于类似机械手的掌握动作复杂的场合，本设计正是以 PLC掌握为基础从而实现机械手的各种动；关键字：机械手 PLC 掌握欢迎下载精品学习资源机械手加工 PLC掌握系统设计一、掌握要求设计一个 PLC掌握的机械手加工系统，使其按表1 的要求运行；操作方式分为手动和自动；自动方式时机械手加工系统从任意点开头，系统运行将自动地、连续不断地周期性循环；手动方式又分为步进和周期；步进操作每按一次相关按钮机械手完成肯定动作后停止，再按一次相关按钮机械手再次序完成肯定动作后停止；手动操作通过按钮对机械手的每步运动单独进行掌握；周期操作时机械手加工系统从任意点开头，按一下相关按钮机械手自动完成一个周期回到原点位置自动停止；系统仍设有急停按钮，在任何时候均可终止系统运；时间00 33 44 771313 16161717202026（ s）机械手原点下降夹紧上升右移下降放松上升左移旋臂原点原点原点原点右旋静止静止静止左旋钻机不工作不工作不工作不工作不工作钻进暂停退钻不工作工件夹原点原点原点原点夹紧保持保持保持放松具传送带停止停止停止停止停止停止停止停止运行二、 PLC的选型1、输入输出（ I/O ）点数的估算I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常依据统计的输入输出点数，再增加 10%20%的可扩展2、储备器容量的估算欢迎下载精品学习资源储备器容量是可编程序掌握器本身能供应的硬件储备单元大小，程序容量是储备器中用户应用工程使用的储备单元的大小，因此程序容量小于储备器容量；设计阶段，由于用户应用程序仍未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道；为了设计选型时能对程序容量有肯定估算，通常采纳储备器容量的估算来替代；储备器内存容量的估算没有固定的公式，很多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 1015 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（16 位为一个字），另外再按此数的 25%考虑余量；3、掌握功能的挑选该挑选包括运算功能、掌握功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的挑选；(1) 运算功能简洁 PLC的运算功能包括规律运算、计时和计数功能；一般PLC的运算功能仍包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型 PLC 中仍有模拟量的 PID 运算和其他高级运算功能；随着开放系统的显现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位 机的通信，有些产品仍具有与工厂或企业网进行数据通信的功能；欢迎下载精品学习资源设计选型时应从实际应用的要求动身，合理选用所需的运算功能； 大多数应用场合， 只需要规律运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和掌握时，才使用代数运算， 数值转换和 PID 运算等；要显示数据时需要译码和编码等运算；(2) 掌握功能掌握功能包括 PID 掌握运算、前馈补偿掌握运算、比值掌握运算等，应依据掌握要求确定； PLC主要用于次序规律掌握，因此，大多数场合常采纳单回路或多回路掌握器解决模拟量的掌握，有时也采纳专用的智能输入输出单元完成所需的掌握功能，提高PLC的处理速度和节约储备器容量；例如采纳PID 掌握单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、 ASC码转换单元等；(3) 通信功能大中型 PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂治理网（TCP/IP）相连接；通信协议应符合 ISO/IEEE 通信标准，应是开放的通信网络；PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（ RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用 DCS 接口等；大中型 PLC通信总线（含接口设备和电缆）应 1： 1 冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满意装置实际要求；欢迎下载精品学习资源PLC 系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于 60%；PLC系统的通信网络主要形式有以下几种形式： 1） PC为主站，多台同型 号 PLC为从站，组成简易 PLC网络； 2） 1 台 PLC为主站，其他同型号 PLC为从站，构成主从式 PLC网络； 3） PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为 DCS的子网； 4） 专用 PLC网络（各厂商的专用 PLC通信网络）；为减轻 CPU通信任务，依据网络组成的实际需要，应挑选具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器；(4) 编程功能离线编程方式： PLC和编程器公用一个 CPU，编程器在编程模式时， CPU只为编程器供应服务，不对现场设备进行掌握；完成编程后，编程器切换到运行模式， CPU对现场设备进行掌握，不能进行编程；离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不便利；在线编 程方式： CPU和编程器有各自的 CPU，主机 CPU负责现场掌握，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程 序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就依据新收到的程序运行；这种方式成本较高，但系统调试和操作便利，在大中型PLC中常采纳；(5) 诊断功能欢迎下载精品学习资源PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断；硬件诊断通过硬件的规律 判定确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断；通过软件对 PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断；PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和保护人员技术才能的要求，并影响平均修理时间；(6) 处理速度PLC采纳扫描方式工作；从实时性要求来看，处理速度应越快越好，假如信号连续时间小于扫描时间，就PLC将扫描不到该信号， 造成信号数据的丢失；处理速度与用户程序的长度、 CPU处理速度、软件质量等有关；目前， PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2 0.4Ls ，因此能适应掌握要求高、相应要求快的应用需要；扫描周 期（处理器扫描周期）应满意：小型PLC的扫描时间不大于 0.5ms/K ；大中型 PLC的扫描时间不大于 0.2ms/K ；4、机型的挑选1PLC 的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和掌握室安装两类；按 CPU字长分为 1 位、 4 位、8 位、16 位、32欢迎下载精品学习资源位、64 位等；从应用角度动身，通常可按掌握功能或输入输出点数选型；整体型 PLC的 I/O 点数固定，因此用户挑选的余地较小，用于小型掌握系统；模块型 PLC供应多种 I/O 卡件或插卡，因此用户可较合理地挑选和配置掌握系统的 I/O 点数，功能扩展便利敏捷，一般用于大中型掌握系统；(2) 输入输出模块的挑选输入输出模块的挑选应考虑与应用要求的统一；例如对输入模块， 应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用 要求；对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范畴广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场 合，但价格较贵，过载才能较差；输出模块仍有直流输出、沟通输出和模拟量输出等，与应用要求应一样；可依据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高掌握水平和降低应用成本；(3) 电源的挑选PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应依据产品说明书 要求设计和选用外，一般 PLC的供电电源应设计选用 220VAC电源，欢迎下载精品学习资源与国内电网电压一样；重要的应用场合，应采纳不间断电源或稳压电源供电；假如 PLC本身带有可使用电源时，应核对供应的电流是否满意应用要求，否就应设计外接供电电源；为防止外部高压电源因误操作而引入 PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采纳简洁的二极管或熔丝管隔离；(4) 储备器的挑选由于运算机集成芯片技术的进展，储备器的价格已下降，因此，为保证应用工程的正常投运，一般要求PLC的储备器容量，按 256 个I/O 点至少选 8K储备器挑选；需要复杂掌握功能时，应挑选容量更大，档次更高的储备器；(5) 冗余功能的挑选1. 掌握单元的冗余重要的过程单元： CPU（包括储备器）及电源均应 1B1冗余；在需要时也可选用 PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、 2重化或 3 重化冗余容错系统等；2. I/O 接口单元的冗余1） 掌握回路的多点 I/O 卡应冗余配置；欢迎下载精品学习资源2）重要检测点的多点I/O卡可冗余配置；3）依据需要对重要的单元；I/O信号，可选用 2 重化或 3 重化的 I/O 接口6 经济性的考虑挑选 PLC时，应考虑性能价格比；考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较中意的产品；输入输出点数对价格有直接影响；每增加一块输入输出卡件就需增 加肯定的费用；当点数增加到某一数值后，相应的储备器容量、机 架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、储备器容量、掌握功能范畴等挑选都有影响；在估算和选用时应充分考虑，使整个掌握系统有较合理的性能价格比；综合上述考虑，我们组将最终挑选欧姆龙；欢迎下载精品学习资源1、梯形图三、试验步骤欢迎下载精品学习资源依据课程设计要求设计好程序梯形图，梯形图如下：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2、线路连接及成效第一依据梯形图连接线路，线路连接及成效如图P0100自动运行P0201急停P0302复原自动PH0103机械手下降欢迎下载精品学习资源PH0204机械手上升PH0305机械手右移PH0406机械手左移PH0507机械手夹紧PH0608机械手放松COMS1COMS2接地COMS1GND接地1LGND接地1M24V接通电源3、操作按第一步连接好电路图后，单击PLC在线工作弹出窗口是否连接PLC（挑选是）点击传送到 PLC，就可进行相应的操作操作说明 1）按自动运行按钮，电路图将依据题设要求周期性运动2） 按急停按钮，整个程序将停止工作；3） 按复原自动按钮，整个程序将在停止工作后连续回复周期性运动；4） 按下降按钮，机械手下降要求将被执行；5） 按上升按钮，机械手上升要求将被执行；6） 按右移按钮，机械手右移要求将被执行；7） 按左移按钮，机械手左移要求将被执行；8） 按夹紧按钮，机械手夹紧要求将被执行；9） 按放松按钮，机械手放松要求将被执行；四、 I/O 安排表欢迎下载精品学习资源名称I端地址名称O端地址启动0.00下降10.00下到位0.03夹紧10.01上到位0.04右行10.06右到位0.05下降10.00下到位0.03放松10.10上到位0.04左行10.12五、 I/O 接线图左边右边P0100P0201P0302PH0103PH0204PH0305PH0406PH0507欢迎下载精品学习资源PH0608六、内部元件安排表I 端O端名称地址名称地址常开触点10.05 0.06线圈10.050.050.0710.1210.060.080.0410.0110.100.03TIM00010.0310.000.0010.0710.08TIM00110.09TIM002 TIM00310.1110.12TIM004 TIM00510.1310.14TIM006 0.0110.1511.000.0211.01常闭触点11.00定时器TIM 000 #30TIM00310.05TIM 001 #10TIM001TIM002TIM 002 #30TIM004TIM 003 #50欢迎下载精品学习资源TIM005 TIM006TIM007TIM00811.01TIM 004 #30TIM 005 #10TIM 006 #30TIM 007 #30TIM 008 #10欢迎下载精品学习资源七、系统电气原理图1、气动系统掌握原理图2、结合气动系统和原理要求设计的系统工作流程图欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源总结经过一周的奋战我的 PLC实训最终完成了；在没有做 PLC实训以前觉得PLC实训只是对这一学期所学学问的单纯总结，但是通过这次做PLC实训发觉自己的看法有点太片面； PLC实训不仅是对前面所学学问的一种检验，而且也是对自己才能的一种提高；通过这次PLC实训使我明白了自己原先学问仍比较欠缺；自己要学习的东西仍太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西 都懂，有点眼高手低；通过这次PLC实训，我才明白学习是一个长期积存的过程，在以后的工作、生活中都应当不断的学习，努力提高自己学问和综合素质；在这次 PLC实训中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间相互帮忙， 有什么不懂的大家在一起商议，听听不同的看法对我们更好的懂得学问，所以在这里特别感谢帮忙我的同学；我的心得也就这么多了，总之，不管学会的仍是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手；最终最终做完了有种如释重负的感觉；此外，仍得出一个结论：学问必需通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发觉是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了；在此要感谢我们的指导老师李老师对我们尽心的指导，感谢老师们给我们的帮忙；在实训过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学沟通体会和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少学问，也经受了不少艰辛，但收成同样庞大；在整个设计中我懂得了很多东西，也培育了我独立工作的才能，树立了对自己工作才能的信心，信任会对今后的学习工作生活有特别重要的影响；而且大大提高了动手的才能，使我充分体会到了在制造过程中探究的艰巨和胜利时的欢乐；虽然这个实训做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次实训的最大收成和财宝，使我终身受益；欢迎下载精品学习资源欢迎下载