基于PLC机械手控制设计毕业设计.docx
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1、无锡城市职业技术学院 毕 业 论 文 中文题目 基于PLC机械手控制设计 英文题目 Manipulator control design based on PLC 姓 名 所在系部 所学专业 班级名称 学 号 指导教师 日 期 目 录摘要IABSTRACTII一、设计任务书1(一)机械手的控制要求1(二)机械手的的操作功能1(三)设计要求2二、控制要求3(一)控制对象介绍3(二)控制原理4(三)机械手系统过程示意图4(四)控制要求4三、整体设计5(一)PLC的特点5(二)PLC的结构和工作原理5(三)PLC与其他工业控制的比较6(四)FX 系列PLC的特点8(五)PLC机型的选择9(六)开关量
2、输入/输出模块的选择9(七)开关的选择9(八)熔断器的选择10(九)继电器的选择10四、PLC外部分配11(一)I/O地址表11(二)PLC外部接线图12(三)机械动作过程实现13(四)回原位程序14(五)手动单步操作程序14(六)自动操作程序15五、机械手编程设计16(一)软件简介16(二)用GPP编写梯形图16(三)传输、调试19(四)机械手源程序25(五)程序语句表25六、调试结果分析33参考文献34谢辞35附录36 摘要摘要:随着科学技术的日新月异,自动化程度要求越来越高,市场竞争激烈、人工成本上涨,以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式,不但占用空间也不容易更变生产线
3、结构,加上需要人力监督操作,更增加生产成本,原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度,保障生产的可靠性、安全性,降低生产成本,减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生存所必须面临的重大问题。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品;充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点,采用标准化、模块化、系统化设计,配置灵活、组态方便。本设计就PLC在机械手控制上的应用作了详细阐述.关键词:plc ,可编程控制器, 机械手AbstractAbstract: Along w
4、ith sciences and technologys changing with each new day, the automaticity request is getting higher and higher, market competition intense, labor cost rise, formerly the manual control the transporting and the stationary conveyor belt tradition thing mode of transport primarily, not only takes the s
5、pace not to be easy to change the production line structure, in addition needs the manpower monitor operation, increases the production cost, the original production feeds the installment not to be able to satisfy current highly automated by far the need. Reduces the labor intensity, the safeguard p
6、roduction reliability, the security, reduces the production cost, reduces the environmental pollution, to enhance the product the quality and the economic efficiency is the major issue which the enterprise produces must face. It integrates the automatic control technology, the Measurement Technique,
7、 the new sensor technology, the computer management technology in a bodys integration of machinery product; Carries on the centralism surveillance, the control supervisor fully using the computer technology to the production process and disperses the control; Has absorbed the dispersion-like control
8、 system and the common control systems merit fully, uses the standardization, the modulation, the systematized design, the disposition is nimble, the configuration is convenient. This design on PLC, in the manipulator controlled on to serve as the detailed elaboration. Keywords: plc , programmable c
9、ontroller , manipulator III 基于PLC机械手控制设计一、 设计任务书(一)机械手的控制要求机械手的动作示意图如图1所示,机械手的功能是将工件从A处移送到B处。控制要求为:1、机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现,电磁阀线圈失电时能保持原来的状态,必须驱动反向的线圈才能反向运动;2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV2、YV1;右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4;3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现,线圈通电时夹紧工件,线圈断电时松开工件;4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1.7S实现;5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1
10、、SQ2、SQ3、SQ4来实现;(二)机械手的的操作功能机械手的操作面板如图2所示。机械手能实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。1、手动工作方式时,用各按钮的点动实现相应的动作;2、回原位工作方式时,按下“回原位”按钮,则机械手自动返回原位;3、单步工作方式时,每按下一次启动安钮,机械手向前执行一步;4、单周期工作方式时,每按下一次启动安钮,机械手只运行一个周期;5、连续工作方式时,机械手在原位,只要按下启动安钮,机械手就会连续循环工作,直到按下停止安钮;6、传送工件时,机械手必须升到最高点才能左右移动,以防止机械手在较低位置运行时碰到其他工件;7、出现紧急情况,按下紧急停车按
11、钮时,机械手停止所有的操作。(三)设计要求1、输入输出点分配;2、画出PLC的输入输出设备的接线图;3、完成梯形图、指令表的程序设计;4、完成设计论文二、控制要求(一)控制对象介绍机械手电气控制系统,除了有多工步特点之外,还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时,系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时,系统自动完成各工步操作,且循环动作。当旋钮打向手动时,每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。机械手传送工件系统示意图,如图所示。(二)控制原理其原理是:把旋钮置于回原点,X16接通,系统
12、自动回原点,Y5驱动指示灯亮。再把旋钮置于手动,则X6接通,其常闭触头打开,程序不跳转(CJ为一跳转指令,如果CJ驱动,则跳到指针P所指P0处),执行手动程序。之后,由于X7常闭触点,当执行CJ指令时,跳转到P1所指的结束位置。如果旋钮置于自动位置,(既X6常闭闭合、X7常闭打开)则程序执行时跳过手动程序,直接执行自动程序。(三)机械手系统过程示意图 该图中从上到下是启动顺序,从下到上是停止顺序。 (四)控制要求控制方式:手动操作:将机械手复归至原点位置。连续运行:在原点时,按启动按钮,按工作循环图边疆工作一个周期。一个工作周期工艺过程:原点下降夹紧(T) 上升右移下降放松(T)上升左移至原点
13、。三、整体设计 可编程控制器(Programmable Controller)是以微处理器为基础的新型工业控制装置,是将计算机技术应用于工业控制领域的崭新产品。1985年国际电工委员会(IEC)对可编程控制器做了如下定义:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于使工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器采用易为工厂电气人员掌握的梯形图编程语言,
14、能够实现对开关量的逻辑控制,还具有数学运算、数据处理、运动控制、模拟量PID控制,联网通信等功能。尤其是微处理器应用与可编程控制器后,因其体积小、功能强、价格便宜,使可编程控制器的功能增强、工作速度加快、体积减小、可靠性提高、成本下降。(一) PLC的特点(1) 可靠性高,抗干扰能力强./(2) 编程方法简单易学,使用方便(3) 功能完善,应用灵活(4) 环境要求低,适应性强,(5) 体积小,重量轻,能耗低(6) 维修工作量小,维修方便(7) 系统的设计,安装,调试工作量少(二)PLC的结构和工作原理3 可编程控制器主要由CPU模块、输入模块、输出模块、编程器、电源组成。CPU模块又叫中央处理
15、单元或者控制器,它主要由微处理器(CPU)和存储器组成。输入输出模块(I/0)模块是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号,可编程控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀,电磁铁等执行器和其他的外部负载。可编程控制器有运行(RUN)和停止(STOP)两种基本的工作状态。在运行状态,可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程控制器的输出及时地响应随时变化的输入信号,用户程序不是只执行一次,而是反复不断地重复执行,直至可编程控制器停机或者切换到STOP工作状态。除了执行用户程序之外,在每次循环过程中,可编程控制器还要完成内部处理、通信处理等工作,一次
16、循环可分为5个阶段,可编程控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高,从外部输入输出关系来看,处理过程几乎是同时完成的。在内部处理阶段,可编程控制器检查CPU模块内部的硬件是否正常,将监控器复位,以及完成一些别的内部工作。在通信服务阶段,可编程控制器与别的带微处理器的智能装置通信,响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容。当可编程控制器处于停止(STOP)状态时,只执行以上的操作。处于运行状态时,还要执行输入处理、程序执行、输出处理等阶段。在可编程控制器的存储器中,设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态,它们分别称为输入映像寄存器和输出映像积存器
17、。可编程控制器梯形图中别的编程元件也有对应的映像存储区,它们统称为元件映像寄存器。在输入处理阶段,可编程控制器把所有外部输入电路的接通/断开(ON/OFF)状态读入输入映像寄存器。在程序执行阶段,即使外部输入信号的状态发生了变化,输入映像寄存器的状态也不会随之而变,输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。在输出处理阶段,CPU将输出映像寄存器的0/1状态传送到输出锁存器。梯形图中某一输出继电器的线圈“通电”时,对应的输出映像寄存器为“1”状态。信号经输出模块隔离和功率放大后,继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电,其常开触点闭合,使外部负载通电工作。(三) PLC与
18、其他工业控制的比较1. DCS是一种“分散式控制系统”,而PLC (可编程控制器) 只是一种控制“装置”,两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。 2. 在网络方面,DCS网络是整个系统的中枢神经,它是安全可靠双冗余的高速通讯网络,系统的拓展性与开放性更好.而PLC因为基本上都为个体工作,其在与别的PLC或上位机进行通讯时,所采用的网络形式基本都是单网结构,网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上,PLC没有很好的保护措施。我们采用电源,CPU,网络双冗余。 3. DCS整体考虑方案,操作员站都具备工程师站功能,站与站之间在运行方
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