气动机械操作控制装置设计论文

-0-六六六安安安职职职业业业技技技术术术学学学院院院毕业设计（论文）题目气动机械手操作控制装置设计机电工程系数控技术专业班级0904学生姓名崔尚伟指导教师江玉才起迄日期2011-6-2至2012-6-15设计地点六安职业技术学院-1-摘要气动机械手具有成本低廉、结构简单、抗干扰性强、适合各种生产环境等特点.目前,气动机械手在某些专用机床的自动上下料装置中已经得到了初步应用.PLC在工业控制方面有相当成熟的应用,功能强大,程序设计和外部接线比其他自控方式更简单.应用三菱系列PLC设计开发一套实现气动机械手上下左右运动的程序和外部接线电路及操作面板.气动系统具有许多显著的优点,在工业自动化中得到愈来愈广泛的应用,机械手的驱动和控制方式基本上都是采用高精度伺服电机,成本高、结构复杂、速度慢、工作效率较低,这些问题阻碍了自动装卸机械手在生产实际上的广泛应用.【关键词】：PLC、气动机械手、自动装卸Abstract：PneumaticManipulatorwithlowcost,simplestructure,stronganti-interference,foravarietyofproductionenvironmentsandsoon.Currently,thepneumaticmanipulatorincertainspecialpurposemachineautomaticloadingandunloadingdevicehasbeentheprimaryapplication.PLChasconsiderableintheindustrialcontrolmatureapplication,powerful,programdesignandexternalwiringthanothercontrolledwaymoresimpleapplicationofMitsubishiPLCdesignanddevelopmentofarealizationofpneumatichandundertheleftandrightmovementoftheproceduresandexternalwiringcircuitandthecontrolpanel.pneumaticsystemhasmanysignificantadvantagesInindustrialautomationtogetmoreandmorewidelyused,mechanicaldriveandcontrolthehandarebasicallyhigh-precisionservomotor,highcost,complexstructure,slow,lowefficiency,theseproblemshavehinderedtheautomaticloadingandunloadingrobotInfactintheproductionofawiderangeofapplications.-2-目录前言..................................................................3一设计目的及主要内容..................................................41.1设计目的.......................................................41.2.主要内容.......................................................4二气动机械手的操作要求及功能..........................................42.1.操作要求.......................................................42.2操作功能.......................................................5三PLC及机械手的选择和论证............................................63.1PLC.............................................................63.1.1PLC简介.....................................................63.1.2PLC的结构及基本配置.........................................63.1.3PLC的选择及论证............................................73.2机械手.........................................................73.2.1机械手简介...................................................73.2.2机械手的选择.................................................8四硬件电路设计及描述..................................................84.1操作方式.......................................................84.2输入与输出分配表及I/O分配接线.................................9五软件电路设计及描述.............................................105.1机械手的操作系统程序..........................................105.2回原位程序....................................................105.3手动单步操作程序..............................................115.4自动操作程序..................................................125.5机械臂传送系统梯形图..........................................125.6指令语句表....................................................13六心得体会............................................................15参考文献...............................................................16-3-前言大学三年的专科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用PLC的技术得到愈来愈广泛的应用。可编程序控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，所以又简称PC（PROGRAMMABLECONTROLLER），但是为了不和PERSONALCOMPUTER混淆，仍习惯称为PLC。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展，并且现今已出现SOFTPLC，更是PLC领域无限的发展前景。本文主要通过气动机械臂的PLC控制来介绍PLC的具体应用，让我们更熟悉PLC，为今后学习打下基础。机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手通用性更好。采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。-4-一设计目的及主要内容1.1设计目的1、培养plc设计能力；2、扩展知识结构；3、培养综合运用能力；4、是课堂教学的有益补充。通过本次课程设计，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用。1.2主要内容1.正确选用机械手和PLC类2.绘制I/O分配3.设计梯形图4.指令语句5.模拟调试二气动机械手的操作要求及功能2.1操作要求气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。控制要求为：1、气动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、SQ2、SQ3、SQ4来实现；-5-2.2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，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作。-6-三PLC及机械手的选择和论证3.1PLC3.1.1PLC简介可编程控制器（简称PLC）：是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。3.1.2PLC的结构及基本配置一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。CPU：PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU。与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。存储器：可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的。电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。PLC的外部设备：外部设备是PLC系统不可