基于PLC实现搬运机械手的控制设计

闽西职业技术学院机械工程系机械手设计1工业机械手PLC控制说明书专业名称:机电一体化班级:10级机电4班设计课题:工业机械手的PLC控制导师姓名:郑毅锋成员:蔡明辉、颜骏晖、余雄张起华、郑晨跃、郑福顺闽西职业技术学院机械工程系机械手设计1目录一、摘要…………………………………………………………………………2二、设计任务…………………………………………………………………………3三、设计目的…………………………………………………………………………3四、设计要求…………………………………………………………………………3五、机械手的概述…………………………………………………………………3六、机械手的工作方式…………………………………………………………4七、机械手传送工件系统示意图…………………………………………4（1）、机械手工作过程示意图………………………………………………4（2）、机械手传送示意及操作面板图…………………………………5八、机械手的动作原理…………………………………………………………5九、输入和输出点分配表………………………………………………………6十、控制系统流程图………………………………………………………………7十一、控制程序………………………………………………………………………7十二、梯形图…………………………………………………………………………11十三、指令表…………………………………………………………………………13十四、设计小结……………………………………………………………………14十五、参考文献……………………………………………………………………14闽西职业技术学院机械工程系机械手设计2摘要机械手是工业控制和加工中经常用到的执行部件，具有能适应恶劣工作环境、效率高、安全稳定和可进行高强度工作的优点，在自动化生产线上有广泛的应用。在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化,工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。自上世纪六十年代，PLC设计的机械手被实现为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；提高生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。关键字：机械手PLC现代工业闽西职业技术学院机械工程系机械手设计3一、设计任务：机械手PLC控制的实现二、设计目的：1、培养机械设计能力；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。通过本次论文，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。三、设计要求：1.阐述机械手的工作原理2.如何实现PLC对机械手的控制3.机械手控制程序设计四、机械手的概述：机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如：(1)机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。闽西职业技术学院机械工程系机械手设计4(2)在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。(3)可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。（4）可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。(5）宇宙及海洋的开发。(6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。五、机械手的工作方式: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。六、机械手传送工件系统示意图：1、机械手工作过程示意图如下图所示：原位下降夹紧上升右移左移上移放松下降闽西职业技术学院机械工程系机械手设计52、机械手传送示意及操作面板图七、机械手的动作原理1控制要求将物体从位置AA搬到位置BB2动作顺序：机械手从原点位置起始下移到处下限位—从AA处加紧手物体后上升至上限位--右移至右限位--机械手下降至B处下限位--将物体放置在B处后上升至上限位-z左移至左限位（原点）为一个循环B3上限，AB下限，左限，右限分别由限位开关控制，机械手设立启动和停止开关。4机械手夹紧或松开的工作状态以及达到每一个工位时，均应有状态显示.。5机械手的夹紧和放松动作均应有11秒延时，然后上升，机械手闽西职业技术学院机械工程系机械手设计6每到达一个位置均有o.5秒的停顿时间,然后进行下一个动作.。6若械手停止时不在原点位置可通过手动开关分别控制机械手d的上升和左移使之回到原点八、输入和输出点分配表及原理接线图表1机械手传送系统输入和输出点分配表名称代号输入名称代号输入名称代号输出启动SB1X0夹紧SB5X10电磁阀下降YV1Y0下限行程SQ1X1放松SB6X11电磁阀夹紧YV2Y1上限行程SQ2X2单步上升SB7X12电磁阀上升YV3Y2右限行程SQ3X3单步下降SB8X13电磁阀右行YV4Y3左限行程SQ4X4单步左移SB9X14电磁阀左行YV5Y4停止SB2X5单步右移SB10X15原点指示ELY5手动操作SB3X6回原点SB11X16连续操作SB4X7工件检测SQ5X17表2闽西职业技术学院机械工程系机械手设计7九、控制系统流程图基于PLC的机械手控制系统的生产控制要求，经过认真的研究和考虑，系统设计流程图如下图所示：系统设计流程图十、控制程序1、操作系统操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图3所示。闽西职业技术学院机械工程系机械手设计82、其原理是：把旋钮置于回原点，X16接通，系统自动回原点，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。3、回原位程序回原位程序如图4所示。用S10~S12作回零操作元件。应注意，当用S10~S19作回零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器M8043置1。闽西职业技术学院机械工程系机械手设计94、手动单步操作程序如图5所示。图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。闽西职业技术学院机械工程系机械手设计105、自动操作程序自动操作状示。当态转移见图6所机械手处于原位时，按启动X0接通，状态转移到S20，驱动下降Y0，当到达下限位使行程开关X1接通，状态转移到S21，而S20自动复位。S21驱动Y1置位，延时1秒，以使电磁力达到最大夹紧力。当T0接通，状态转移到S22，驱动Y2上升，当上闽西职业技术学院机械工程系机械手设计11升到达最高位，X2接通，状态转移到S23。S23驱动Y3右移。移到最右位，X3接通，状态转移到S24下降。下降到最低位，X1接通，电磁铁放松。为了使电磁力完全失掉，延时1秒。延时时间到，T1接通，状态转移到S26上升。上升到最高位，X2接通，状态转移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始状态，再开始第二次循环动作。在编写状态转移图时注意各状态元件只能使用一次，但它驱动的线圈，却可以使用多次，但两者不能出现在连续位置上。因此步进顺控的编程，比起用基本指令编程较为容易，可读性较强。十一、梯形图闽西职业技术学院机械工程系机械手设计12如图7所示。图中从第0行到第27行为回原位状态程序。从第28行到第66行，为手动单步操作程序。从第67行到第129行为自动操作程序。这三部分程序（又称为模块）是图3的操作系统运行的。回原位程序和自动操作程序。是用步进顺控方式编程。在各步进顺控末行，都以RET结束本步进顺控程序块。但两者又有不同。回原位程序不能自动返回初始态S1。而自动操作程序能自动返回初态S2。闽西职业技术学院机械工程系机械手设计13十二、指令表闽西职业技术学院机械工程系机械手设计14十三、设计小总经过一段时间的设计，可编程控制器和机械手的设计完毕，机械手的模型已设计完毕，其功能基本达到要求。整个系统稳定性好，而且只要修改控制程序，就可以让机械手作出不同的动作，控制的柔性很好。系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习与探索的过程。在这个过程中，我对利用可编程控制器进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识，对机械手的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识和深刻的体会，并在学习和实践过程中增长了知识、丰富了经验。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析、系统设计、系统实施、系统运行于调试的过程来进行。系统的分析和设计是一项既复杂又辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程，在设计过程中，要边学习，边实践，遇到新的问题就不断探索和努力直到问题得到解决。在设计中，体会到理论必须和实际相结合。虽然收集了大量的资料，但在实际应用中却有很多差异，出现了许多意想不到的问题。许多问题都是书本上是这样，而在实际运用中却很不一样，在经过多次分析修改后，才设计出达到要求的系统。十四、参考文献《PLC应用开发实用子程序》《PLC程序设计和实例应用》网上资料