光源上泡机械手基于PLC的课程设计

摘要机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。PLC控制的机械手在生产中起到了相当大的作用，在生产过程中由于引进了PLC控制的机械手使生产可以实现自动化的批量生产，加快了生产过程，节约了生产时间，降低了生产成本。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。本设计主要利用S7-200系列PLC实现机械手的基本动作的控制，论文对PLC做了简单的介绍，分析了工作流程，然后按要求对机械手的程序进行了设计，设计出了功能图，并根据功能图设计出了梯形图，最后在实验室中对程序进行了调试，并且调试成功。关键词：PLC；机械手；梯形图目录摘要.........................................................................................................................................Ⅰ第1章概述..............................................................................................................................11.1PLC的介绍......................................................................................................................11.2机械手背景介绍..............................................................................................................11.3PLC对机械手的控制要求..............................................................................................21.4课题研究的意义..............................................................................................................2第2章硬件设计......................................................................................................................42.1PLC的选择......................................................................................................................42.2光电式传感器..................................................................................................................42.3开关..................................................................................................................................42.4电磁阀..............................................................................................................................52.5PLC的I/O地址分配及外部接线...................................................................................5第3章软件设计......................................................................................................................83.1系统流程图......................................................................................................................83.2系统功能图..................................................................................................................1203.3梯形图..........................................................................................................................1323.4指令语句表…………………………………………………………………………….133.5工作过程分析................................................................................错误!未定义书签。4第4章心得体会..................................................................................................................186参考文献................................................................................................................................197第1章概述1.1PLC的介绍PLC中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：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。在组成结构上，PLC具有一体化结构和模块式结构两种模式。在控制估摸上，PLC向小型化和大型化两个方向发展。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制。在可以预见的将来，PLC产业一定会有一个美好的未来。1.2机械手背景介绍机械手是能模仿人手和人臂的某些动作功能，以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。1.3PLC对机械手的控制要求在光源机械中，上泡机械手的功能是从间歇运转的上泡盘上抓取泡壳，并将其送到运转的封口机上。为此，上泡机械手在一个工作循环中需要完成上升与下降，左旋与右旋，抓泡与放泡等一些列动作。在自动化生产线上，工作开始后，上泡机械手在一个工作循环中需要按顺序依次完成以下动作：上升，左旋，下降，抓泡，上升，右旋，下降，放泡。采用PLC实现机械手运动的自动控制。它的工作过程如图所示，有八个动作，如图1-1所示。图1-1工作过程图工作流程如下：原位：表示设备处于初始状态，机械手在下限位置。自动工作过程：启动→机械手上升→上限行程开关闭合→左行至左限位→左限位开关闭合→机械手下降至泡盘上方限位→下限行程开关闭合→抓泡延时→机械手上升→上限位开关闭合→右行至右限位→右限位开关闭合→机械手下降至封口机上方限位→下限行程开关闭合→放泡延时1.4课题研究的意义在现代工业中，生产过程的机械化自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展，自动化已经成为现代企业当中的重要支柱，无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合，以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。原位上升左旋下降抓泡上升右旋下降放泡工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其是在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。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倦、不怕危险、抓举重物的丽江比人手大的特点。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。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。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，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力大的特点，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。第2章硬件设计2.1PLC的选择本设计采用S7—200PLC硬件系统。其组成采用整体式加积木式，即主机中包括一定数量的I/O端口，同时还可以扩展各功能模块。S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价格比。2.2光电式传感器把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。光电器件的输出仅有两个稳定状态，也就是“通”与“断”的开关状态。光电器件受光照时，有电信号输出，光电器件不受光照时，无电信号输出。本设计采用光电式传感器检测传送带是否有物体通过。2.3开关本设计采用的开关分为按钮开关与位置开关两种。按钮开关在低压控制电路中用于手动发出控制信号。本设计采用两个，分别为启动开关、停止开关。位置开关是利用运动部件的行程位置实现控制的电器元件，常用于自动往返的生产机械中。其不靠手动而是利用运动部件上的挡块碰压而使触头动作而实现电路的切换，达到控制运动部件行程位置的目的。本设计采用5个，分别是上限位开关、下限位开关、左限位开关、右限位开关、光电开关。（1）上限位开关。此限