简易机械手控制设计 .docx

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1、精品名师归纳总结毕业设计 论文 说明书设计题目 简易机械手PLC 掌握系统设计机电工程系机电一体化专业07 级发题日期 2021 年 3 月 10 日设计期限 自 2021 年 3 月 10 日至 2021 年 4 月 15 日答辩日期 2021 年 4 月 18 日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结指导老师同学姓名 SELIROVEN目录可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一、 设计任务书可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.1 设计题目1.2 设计目的1.3 设计要求1.4 设备的概述1.5 应完成的技术资料二、 机械手的掌握及说明2.1 机械手的掌

2、握要求分析2.2 PLC 的选型及 I/O 口接线图2.3 PLC 的 掌握系统程序设计2.3.1 初始化程序的设计2.3.2 手动方式程序2.3.3 回原点方式程序2.3.4 自动方式程序2.3.5 单步、单周期方式程序2.3.6 全部程序语句表三、 调试过程及结果3.1 调试的过程3.2 设计心得附参考文献一、机械手 PLC 掌握系统设计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一、 设计任务书1.1 设计题目简易机械手的 PLC 掌握系统设计1.2 设计的目的1.2.1 通过毕业设计培育同学综合运用所学的基础理论、基础学问及基本技能进行分析和解决实际问题的才能 .1.2.2 使同学

3、受到 PLC 系统开发的综合训练 ,达到能够进行 PLC 系统设计和实施的目的 .1.2.3 使同学把握简易机械手的电器工作原理 .1.3 设计要求1.3.1 掌握要求图（ 1）是机械手的工作原理图 ,这是一个典型的移送工件用的机械手 .其工作原点在左上方 ,工作过程按下降夹紧上升右移下降松开上升左移回原点 , 完成这个工作循环 , 从而实现把工件从A 点移送到 B 点的目的.机械手具有 手动 、 回原点、 自动、单不运行、单周期运行五种工可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作方式.A、手动方式 用各自的按钮使各个负载单独接通或断开 .B、回原点 按下相应的按钮 , 机械手自动回到

4、原点 .C、单步运行 按动一次启动按钮, 前进一个工步 . 此种工作方式适用于系统进行调试或 调整过程中 .D、单周期运行 在原点位置按启动按钮 , 自动运行一个工作周期后再在原点停止 . 如在中途按动停止按钮, 就停止运行。在按启动按钮 , 从断点处连续运行 , 回到原点处自动停止.左限位 左移原点上限位 右移移上上限限右位上位限升下位上降下升下降下限限位位夹紧放松图（ 1）机械手运动示意图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结E、自动方式 （连续运行）在原点位置按动启动按钮, 连续反复运行 .如中途按动停止按钮 , 运行到原点后停止 .1.4 设备的概述1.4.1 机械手是模拟人

5、手的部分动作, 按给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动机械装置 . 它可以提高劳动生产效率及自动化水平, 同时可以减轻劳动强度 , 实现安全生产 .简易机械手的工作是将工件从A 点移到 B 点, 经过上升、下降、左移、右移、夹紧及松开几个步骤来实现, 它具有手动、自动、单步、单周期、回原点五种工作方式 , 操作人员可以依据实际不同的需要来挑选不同的工作可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结方式. 下图是机械手的工作示意图Y2X7右移X6Y3左移可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结原点X5Y1上升下降Y0X4夹紧放松工件A 点B 点机械手的工作示意图1.4.

6、2 设计内容（1） 依据简易机械手的工作过程用PLC实现其掌握 .（2） 设计电器掌握原理图 .（3） 进行 PLC选型及 I/O口安排.（4） 设计 PLC硬件系统 .（5） 设计 PLC掌握程序 .（6） 按要求撰写毕业设计说明书 .（7） 绘制设计图样 .1.5 应完成的技术资料1.5.1 开题报告1.5.2 毕业设计说明书1.5.3 技术资料a. 系统的电气原理图 .b. PLC的 I/O 接线图.c. 掌握程序清单及注释 .1.5.4 以上资料应严格依据指导老师的时间支配完成.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结二、 机械手的掌握及说明2.1 机械手的掌握系统要求分析机械

7、手动作示意图如图 1 所示.其全部动作由汽缸驱动 ,而汽缸又由相应的电磁阀和继电器掌握 .其中,上升下降和左移右移分别由双线圈两位继电器掌握 .下降继电器线圈通电时,机械手下降。下降继电器线圈断电时,机械手下降停止 .只有上升继电器线圈通电时 ,机械手才上升。上升继电器线圈断电时 ,机械手上升停止 .同样,左移右移分别由左移继电器和右移继电器掌握.机械手的放松夹紧由一个单线圈 称为夹紧电磁阀 掌握.该线圈通电 , 机械手夹紧。该线圈断电 ,机械手放松 .2.2 工艺过程机械手的动作过程如图 2 所示.从原点开头按下启动按钮时 ,下降继电器线圈通电 ,机械手开头下降 .下降究竟时 ,遇到下限位开

8、关 ,下降继电器线圈断电,下降停止。同时接通夹紧电磁阀 , 机械手夹紧 ,夹紧后 ,上升继电器线圈开头通电 ,机械手上升。上升到顶时,遇到上限位开关 ,上升继电器线圈断电 ,上升停止。同时接通右移继电器,机械手右移 ,右移到位时 ,遇到右移极限位开关,右移继电器线圈断电 ,右移停止 .此时,右工作台上无工作 ,就光电开关接通 , 下降继电器线圈接通 ,机械手下降 .下降究竟时遇到下限位开关下降继电器线圈断电 ,下降停止。同时夹紧电磁阀断电,机械手放松 ,放松后 ,上升继电器线圈通电 ,机械手上升 ,上升到极限时遇到极限位开关 ,上升继电器断电 ,上升停止。同时接通左移继电器 ,机械手左移。左移

9、到原点时 ,遇到左极限开关 ,左移继电器线圈断电 ,左移停止 .至此,机械手经过八步动作完成一个循环 .2.3 PLC 的共有选型及 I/O 口接线图依据掌握要求共有 20 个输入和 5 个输出 ,共有 25 个点数,依据设计要求和需要我们选用了三菱 FX 系列中的 FX 2-48 MR 作为设计主体 ,其输入与输出接线图及掌握面板如下列图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结回原点启动X15上升X5回原点 X11手动 X10单步运行 X12单周期 X13自动 X14电源可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结左移右移X6X7X21夹紧可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名

10、师归纳总结X4X22松开急停X8X23可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结手回原点SA1-2X11单步SA1-3X12单周期SA1-4X13自动SA1-5X14回原点启动SB6X15全自动SB7X16停止SB10X17夹紧SB8X21放松SB9X22工作检测ST5X20下降启动停止操作面板示意图I/O 口安排表名称输入信号代号输入点编码名称输出信号代号输出点编码上限位SQ1X0上升YV1Y0下限位SQ2X1下降YV2Y1左限位SQ3X2右移YV3Y2右限位SQ4X3左移YV4Y3下降点SB1X4夹紧YV5Y4上升点SB2X5左移点SB3X6右移点SB4X7启动SB5X8动操作SA1

11、-1X10可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KM1L1L2L3QFQFQFFV上升 /下降左/右移可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KM3 KM1KM5夹紧 /放松可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KM2 FRKM4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结M1M2YA4外围接 24V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PLC机械手主电路KV1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KV2 KV3 KV4 KV5KM2 KM3 KM

12、4 KM5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结220V/380V外围电路（ 1）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ST 1ST 2ST 3ST 4SB1SB2SB3SB4SB5X0X1Y0X2 X3Y1X4KV 1KV 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结S B 6S B 7S B 8S B 9S B 10S B 11S A1-1LPCS A1-2S A1-3S A1-4S A1-5X5X6 X7X24X10X11X12X13X14X15X16X17X21X22KV4X20C OMY2Y3C OMY4C O

13、MKV 3KV 4KV 5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.3.1 1 初始化程序设计外 围 电 路（ 2）- PLC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在主电路中 KM1 、KM2 、KM3 、KM4 为继电器 ,YA4 是电磁阀 . 当 PLC中输出 Y0 时,KV1 导通同时接触器 KM1 导通继电器动作 ,机械手上升。当KM2 通电时继电器动作 ,机械手下降。当 KM3 导通时继电器动作 ,机械手右移。当 KM4 导通时继电器动作 ,机械手左移。当 KM5 通电时电磁阀动作 ,使机械手夹紧或放松 ,而图中的

14、FV 为短路爱护 ,FR 为过载爱护 .M8044 特别辅可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结助继电器作为原点位置条件用 ,当原点位置条件满意时 M8044 接通.1. 为了使 IST 指令在每个扫描周期内均执行 ,用 PLC“ RUN ”时 ON和 M 8000 驱动.2. 使用 IST 指令时五种工作方式加三种必要的按钮 ,共八种掌握信号：A 手动方式 B 回原点方式 C 单步方式 D 单周期方式 E 自动连续方式 F 回原点方式 G 启动按钮 H 停止按钮3. 使用 IST 指令后,PLC 自动把状态元件 S 中 S0 S2 安排给了 3 大类模式的初始化状态用 ,且规定 S

15、0 用于手动 ,S1 用于回原点 ,S2 用于自动/单步/单周期.S10S19 用于回原点程序模块中的状态 .因此 ,指令格式中的 S20 是用户可以安排给自动 /单周期/单步的最小状态号 .下可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图为置初始状态IST 指令自动动作的特别帮助继电器M8040 M8047 的动作内容 .M8040 是禁止转移用帮助继电器 ,当 M8040=ON 时就禁止全部状态转移,手动状态下 M8040 总是接通的 .在原点、单周期运动时按动停止按钮后始终到再按启动按钮的时间内 ,M8040 始终保持 ON 状态.单步执行时 M8040 常通,但是再按动启动按钮时

16、,M8040=OFF,使状态可以次序转移一步 .转移开头特别帮助继电器M8041 是初始状态 S2 向另一状态转移的转移条件帮助继电器 .手动加原点 M8041 不动作,单步、单周期时 ,仅在按动启动按钮时动作 ,自动时按启动按钮后保持为M8041=ON, 按停止按钮后M8041=OFF.启动脉冲帮助继电器M8042 是在启动按钮按下时瞬时接通 .特别帮助继电器 M8044 是原点条件 ,M8043 是回原点终止 ,这两个元件应由用户程序掌握.2.3.2 手动方式程序手动方式梯形图程序如下列图,S0 手动方式的初始状态,手动方式的夹紧、放松及上升、下降是由相应的按钮来掌握的.可编辑资料 - -

17、 - 欢迎下载精品名师归纳总结将挑选开关拨到手东方示（ X10 置 1）按启动按钮（ X24）,S0 获得状态,按下降开关 X6,下降开头直到遇到下限位开关（ X1 ）下降终止 ,在按下夹紧开关（ X21）夹紧动作开头（ Y4 置 1） ,按下上升开关（ X4 ）上升动作开头,当动作遇到上限位开关（ X0 ）上升终止。按下右移开关（ X7）右移动作开头 ,直到遇到右限位开关（ X3 ）动作终止。按左移开关（ X6）动作左移, 直到遇到左限位开关（ X2 ）动作终止 ,按放松按钮（ X22 ）机械手方松（Y4 复位 0）.2.3.3 回原点方式程序在我们的自动 /单步/单周期运行之前我们通常要让

18、机械手回到原点,才能让他完成自动运行的动作 .回原点方式也属于自动程序的一种 ,在机械手的自动操作中 ,由于操作的动作复杂不简洁直接设计出梯形图 ,可以先画出自动操作的流程图,用以表示动作的次序和转换的条件 ,然后依据所采纳的掌握方法设计梯形图比较简洁, 所以后面的自动程序都采纳流程图来完成.将操作板上的工作方式打到回原点位置（ X11,S1 置 1） ,此时 S1 获得信号.当按下回原点启动开关（ X11）,S10 得到信号 ,同时下降运行停止 ,机械手松开,上升运动开头 ,直到遇到上限位开关（ X0 ）接通 S11,此时右移停止 ,左移运动开头 ,直到遇到左限位开关（ X2）接通 S12,

19、此时输出 M8043 回来完成,信号自动返回给 S12,动作终止 .其原理如下列图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.3.4 4 自动方式掌握在自动程序中包括单周期、单步运行方式.将掌握面上的工作方式拨到自可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结动工作方式（ X14）,然后按启动按钮（ X24）,此时 M8041 导通置 1（附： 在使用自动单步运行、单周期运行之前我们都得先回原点使M8044 通过置1）,此时 S2 导通到 S21,下降动作开头 ,直到遇到限位开关（ X1） ,停止下降 , 导通 S26,并停留 2 秒钟,然后导通 S27,机械手放松并开头上升 ,直

20、到遇到上限位开关 ,上升停止 .S28 导通,机械手左移 ,遇到左限位开关 ,信号返回给 S2,达到循环动作 ,直到按下停止开关 X17, 全部动作停止 .下图为自动方式的梯形图与状态图自动方式梯形图如下图所示可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.3.5 5单步运行、单周期运行将掌握面板上的工作方式拨到单步工作方式上,每按一次启动按钮机械手就运到一次运动一个步骤 .将开关拨到单周期工作方式上 ,按动一次启动按钮机械手自动完成一个周期的动作 ,其工作原理与自动方式一样 .2.3.6 6程序的语句表手动方式、回原点方式、自动、单步、单周

21、期方式语句表分别为：3自动方式语句表（1） 初始状态语句表步 序指令0LDX01ANDX22ANIY43OUTM80444LDM80005IST X10 S20 S282手动状态语句表步序指令步序指令0STL S012OUTY11L D X2113L DX72RET Y414ANIX03L D X2215ANIX24RST Y416ANIY25L DX517OUTY36ANI Y118L DX77ANI X019ANIX08OUT Y020ANIX39L DX421ANIY310ANI Y022OUTY211ANI X123步序指令步序指令0STLS220SETS25可编辑资料 - - - 欢

22、迎下载精品名师归纳总结1L DM804121STLS252AND M804422LDIX203SETS2123OUTY14STLS2124L DX15OUTY125SETS266L DX126STLS267SETS2227OUT T1 K208STLS2228L DT19OUT TO K2029SETS2710L DT030STLS2711SETS2331SETY412STLS2332OUTY013SETY433L DX014OUTY034SETS2815L DX035STLS2816SETS2436OUTY317STLS2437L DX318OUTY238OUTS219L DX239RET(

23、4) 回原点方式语句表步序指令步序指令0STLS110RSTY21L DX1511OUTY32SETS1012L DX23STLS1013SETS124RSTY414STLS125RSTY115SETM80436OUTY016RSTS127L DX017OUTS128SETS1118RET9STLS11(5) 内部单步、单周期自动梯形图的语句表可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结步序指令步序指令0L DX1415L DX121ORX2416ORB2AND M804117L DX133ANIX1718AND X174AND X1219ORB5ORX1320L DM80026L DX1

24、421ORB7ORB22L DM80428L DX2423ORB9ORX1524ANIM804210ANI X1025ORB11SET M804226OUT M804012L DX1027L DM800013L DX1128OUT M804714AND X17三 PLC 实际应用中的问题3. 1程序调试和模拟运行我们依据自己的设计思路把PLC 应用程序设计完成以后 ,在试验室里进行调整和模拟运行 .（1） 程序检验 .将编好的应用程序输入编程器,经过检验 ,改正编程语法和数据错误 ,再逐条搜寻与所设计程序对无误后传入CPU 模块RAM 储备器中 .（2） 模拟信号 .用模拟开关模拟输入信号 ,

25、开关的一端接相对应的输入端点,另一端作为公共端 ,接在 PLC 输入信号电源的负端（当要求输入信号公共端为正电源时）.输入程序后 ,扳动开关 ,接通或断开输入信号来模拟机械动作,使检测元件发生变化 ,并通过输入、输出端点的指示灯来观看输入、输出端点的状态变化.（3） 模拟运行 .按状态转换表进行模拟运行 .第一对比输入信号状态表 , 设置好原始状态下全部输入信号的状态 ,再使 PLC 运行.按工步状态再一个工作循环里逐步转换 ,依次发出状态转换主令信号 ,就系统将依次进行工步状态转换 .每发出一个状态转换主令信号 ,系统将终止一个工步状态转入下一个工步状态. 认真观看输出端点指示灯 ,并与执行

26、元件动作节拍表对比 ,看各输出端点的状态是否在可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结每个工步状态里都与执行元件节拍表里的要求一样 ,假如一样就说明 PLC 应用程序设计正确 ,符合掌握要求 .这样逐步检查 ,以便都达到规定状态 .3.2 设计小节本次设计完成了简洁的机械手的工作原理及 PLC 电气部分的设计 .在这段时间的设计中 ,参考了大量的参考资料 ,同时我们也作了大量的社会调查 ,结合实际完成了这套设计 .通过这段时间的设计 ,我初步把握了设计的方法和要求 ,为以后走上工作岗位打下了肯定的基础 ,实现了理论和实践相结合的初步转变 .机械手是一种机械与电气紧密相结合的运输产品.随

27、着可编程掌握器在工业中的广泛应用 ,也使机械手子效率和人力方面得到了很大的转变.这次设计使我感最深的是：作为一个设计人员,当接到这份设计任务之后 ,应当怎么去查资料 ,怎样和合伙伙伴同台设计、调试.本次设计的胜利要感谢指导老师给我们的指导和学校给我们供应的试验器材,同时在学校的引导以及老师的指导下,我们更加充分了所学学问的总结和巩固 ,也提高了对设计的热忱 .由于设计水平有限 ,在设计中 ,难免有不足之处 ,望阅读者给与批判、指正 .参考文献：1钟肇新、彭侃 编译可编程掌握器原理及应用其次版广州：华南理高校出版社 ,2003.52 .FP0 可编程序掌握器使用手册 . 天津：天津职业技术师范学院源峰科技进展有限公司3. 李乃夫主编 . 可编程掌握器原理、应用、试验. 北京：中国轻工业出版社,20034. 张建民 .机电一体化系统设计 .北京：高等训练出版社 ,2001 年5. 求是科技编著PLC 应用开发技术与工程实践北京 人民邮电出版社,2005.1可编辑资料 - - - 欢迎下载