2022年机械手加工PLC控制设计 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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

2、,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 干扰才能强；掌握系统构成简洁、通用性强；护便利；组合便利、功能强、应用范畴广；PLC以其牢靠性高、抗 编程简洁、使用、维体积小、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

3、手的各种动；关键字：机械手 PLC 掌握名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

4、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0 03 34 47 713 1316 1617 1720 2026 （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、储备器容量的估算名师归纳总结 - - - - - - -第

5、 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

6、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；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - -

7、- 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；

8、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；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - PLC 系统的通信网络中,上级的网络通信速

9、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

10、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 诊断功能名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

11、,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 造成信号数据的丢失；PLC将扫描不到该信号,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

12、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名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

13、和配置掌握系统的 于大中型掌握系统；2 输入输出模块的挑选I/O 点数,功能扩展便利敏捷,一般用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

14、设备时同时引进PLC应依据产品说明书名师归纳总结 要求设计和选用外,一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源,第 7 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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

15、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；2I/O 接口单元的冗余名师归纳总结 1）掌握回路的多点I/O 卡应冗余配置；第 8 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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；6 经济性的考虑I/O 信号,可选用

16、2 重化或 3 重化的 I/O 接口挑选 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；三、试验步骤 1、梯形图 依据课程设计要求设计好程序梯形图,梯形图如下：名师归纳总结 - - - - - -

17、-第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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名师归纳总结 P01 00 自动运行第 11 页,共 18 页P02 01 急停P03 02 复原自动PH01 03 机械手下降- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - PH02 04 机械手上升PH03 05 机械手右移PH04 06 机械手左移PH05 07 机械手夹紧PH06 08 机械手放松COMS1 C

18、OMS2 接地COMS1 GND 接地1L GND 接地1M 24V 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

19、将被执行；四、 I/O 安排表名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - I 端 O端名称地址名称地址启动0.00 下降10.00 下到位夹紧0.03 10.01 上到位右行0.04 10.06 右到位下降0.05 10.00 下到位放松0.03 10.10 上到位左行0.04 10.12 五、 I/O 接线图名师归纳总结 左边右边第 13 页,共 18 页P01 00 P02 01 P03 02 PH01 03 PH02 04 PH03 05 PH04 06 PH05 07 - - - - - - -精选学习资料 - -

20、 - - - - - - - PH06 08 六、内部元件安排表名师归纳总结 名称I 端名称O端第 14 页,共 18 页地址地址常开触点10.05 0.06 线圈10.05 常闭触点定时器0.05 0.07 10.12 10.06 0.08 0.04 10.01 10.10 0.03 TIM000 10.03 10.00 0.00 10.07 10.08 TIM001 10.09 TIM002 TIM003 10.11 10.12 TIM004 TIM005 10.13 10.14 TIM006 0.01 10.15 11.00 0.02 11.01 11.00 TIM 000 #30 TI

21、M003 10.05 TIM 001 #10 TIM001 TIM002 TIM 002 #30 TIM004 TIM 003 #50 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - TIM005 TIM 004 #30 TIM006 TIM 005 #10 TIM007 TIM 006 #30 TIM008 TIM 007 #30 11.01 TIM 008 #10 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名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - -

22、 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

23、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；名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 18 页