PLC在机械手控制系统中的应用。

目录1课程设计题目及要求.................................................11.1题目.............................................................11.2控制要求..........................................错误!未定义书签。1.3系统总体方案设计.................................................22设备和元器件选型...................................错误!未定义书签。2.1电动机、电磁阀...................................错误!未定义书签。2.2交流接触器、热继电器、控制变压器、可编程控制器...................52.3接近开关、限位开关、光电开关、按钮..............................103PLC的工作原理.....................................................163.1PLC工作原理及扫描工作方式.......................................163.2FX2N-48MR型PLC.................................................174控制系统设计......................................................194.1控制系统设计....................................................194.2PLC(I/O)分配....................................................214.3程序设计........................................................225运行调试..........................................................245.1调试过程........................................................245.2调试中出现的问题及解决方法......................................255.3结果分析........................................................256总结..............................................................267参考文献..........................................................27附录一电气原理图....................................................28附录二PLC接线图.....................................................2911课程设计题目及要求1.1题目PLC在机械手控制系统中的应用。1.2控制要求(1)机械手系统构成:图1-1机械手系统构成图1、机械手上升限位接近开关（SP1）2、机械手下降限位接近开关（SP2）3、机械手左转限位开关（SL1）4、机械手右转限位开关（SL2）5、工件检测光电开关（SL3）6、空气压缩机电动机（M1）7、一号传送带电动机（M2）8、机械手旋转电动机（M3）9、二号传送带电动机（M4）10、机械手下降电磁阀（YA1）11、机械手上升电磁阀（YA2）12、机械手夹紧电磁阀（YA3）(2)机械手控制系统动作要求:按下工作启动按钮，空气压缩机M1工作，60秒后一号传送带电动机M2工作，一号传送带带动工件运行，当光电开关SL3检测到工件时，一号传送带电动机停止运转，机械手下降电磁阀YA1工作，机械手下降，到达限位接近开关SP2，机械手停止下降,夹紧电磁阀YA3工作，夹紧工件，2秒钟后机械手上升电磁阀YA2工作，机械手上升，到达限位接近开关SP1，机械手旋转电动机M3左转，将工件运到二号传送带上方，机械手左转压到左转限位开关SL1，机械手旋转电动机M3停止运转，同时机械手下降，到达限位接近开关SP2，机械手停止下降并松开释放工件，2秒钟后机械手上升，到达限位接近开关SP1，二号传送带电动机M4工作，二号传送带带动工件运行，同时机械1243510111268972手旋转电动机M3右转，机械手右转压到右转限位开关SL2，机械手旋转电动机M3和二号传送带电动机M4停止运转，一号传送带电动机M2又开始工作，机械手开始循环工作……1.3系统总体方案设计首先对系统设定启动与停止的按钮SB1、SB2。SB1控制系统的启动，与输入端子X0相连；SB2控制系统的停止，与输入端子X1相连。对于上升限位SP1、下降限位SP2、左转限位SL1、右转限位SL2、工件检测光电开关SL3。分别于输入端子的X5、X2、X3、X4、X6相连。对于系统的输出有一下几个：机械手下降电磁阀YA1(Y1)、机械手上升电磁阀YA2(Y2)、机械手左转电磁阀YV3(Y3)、机械手右转电磁阀YA4(Y4)、机械手夹紧电磁阀YA5(Y5)、一号传送带电动机YA6(Y6)、二号传送带电动机YA7(Y7)、M10、M11、M12、M13、复位辅助继电器M5，分别由Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7控制。系统还设置了两个计数器C0、C1。C0对下降限位SP2(X2)计数，从而实现机械手到达二号传送带时松开机械手放置物品的控制。C1对上升限位SP1(X5)计数，从而实现机械手在松开机械手放置物品以后上升第二次压到上升限位SP1(X5)的时候实现右转的控制。32设备和元器件选型2.1电动机、电磁阀(1)三相鼠笼异步电动机:Y系列、4极作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。工作原理：当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。铭牌参数:三相异步电动机的额定值刻印在每台电动机的铭牌上,一般包括下列几种：型号为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示，例如Y132M-4其中：Y→三相异步电动机，其中三相异步电动机的产品名称代号还有：YR为绕线式异步电动机；YB为防爆型异步电动机；YQ为高起动转距异步电动机。132→机座中心高(mm)4M→机座长度代号4→磁极数图2-1三相异步电机铭牌参数(2)空气压缩机电动机----Y90L-6选用的Y90L-6系列空气压缩机电动机，参数如下表所示型号功率KW功率HP电流（A）功率因素效率(%)转速(r/min)堵转转矩额定值堵转电流额定值最大转矩额定值Y90L-61.11.53.20.7273.591025.52.2图2-2Y90L-6系列空气压缩机电动机参数(3)机械手旋转电动机----Y801-4选用的Y801-4旋转电动机具体参数如下表所示型号功率KW功率HP电流（A）功率因素效率(%)转速(r/min)堵转转矩额定值堵转电流额定值最大转矩额定值Y801-40.550.751.50.767313902.462.3图2-3Y801-4旋转电动机参数(4)一号传送带电动机----Y6：1.5KW(5)二号传送带电动机---Y7：1.5KW选用的Y100L-6Y系列6极电动机具体参数如下表所示型号功率KW功率HP电流（A）功率因素效率(%)转速(r/min)堵转转矩额定值堵转电流额定值最大转矩额定值Y100L-61.5240.7477.5940262.2图2-4Y100L-6Y系列6极电动机参数5(6)电磁阀：Q22XD-2L系列电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀也用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到电磁阀。在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25毫米。在零压差或真空、高压时亦能可动作，但功率较大，要求必须水平安装。流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件。气动电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，气动电磁阀的每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边；气动电磁阀通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过气动电磁阀的油的压力来推动油刚的活塞，这样通过控制气动电磁阀的电磁铁的电流就控制了整个电磁阀的机械运动。气动电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；气动电磁阀并不限于液压，气动；气动电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸或电磁阀来控制。选用的Q22XD-2L系列电磁阀参数如下表所示型号螺纹尺寸流量孔径使用温度CV值线圈功率型式使用压力电压Q22XD-2LPT1/82.0mm-5～85℃0.2315VA立式0～9DC24V图2-5Q22XD-2L系列电磁阀参数2.2交流接触器、热继电器、控制变压器、可编程控制器(1)交流接触器CJ20—10A/127V①简介交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令，主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用，交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。②基本组成交流接触器主要有四部分组成：电磁系统，包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；触头系统，包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头，它和动铁芯是连在一起互相联动的；灭弧装置，一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头；绝缘外壳及附件，各种弹簧、传动机构、短路环、接线端等。6③工作原理当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于触头系统是与动铁芯联动的，因此动铁芯带动三条动触片同时运行，触点闭合，从而接通电源，当线圈断电时，吸力消失，动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离，使主触头断开，切断电源。④使用接法：一般三相接触器一共有7对触头，三路输入，三路输出，还有是控制触头四对；输出和输