PLC实训报告机械手PLC控制系统.docx
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PLC实训报告机械手PLC控制系统
《电气控制与PLC》课程设计说明书
专业电气工程及其自动化
班级电气2班
姓名邓
学号201204170
指导教师
自动控制与机械工程学院
2015年6月
第一部分：
电气线路安装调试技能训练
技能训练题目一：
Y-△减压启动控制电路
电气原理图：
图1.1.1
电气安装接线图：
图1.1.2
我们完成的安装线路实物图片一：
图1.1.3
技能训练题目二：
电动机正反转控制电路
电气原理图：
图1.2.1
电气安装接线图：
图1.2.2
我们完成的安装线路实物图片二：
图1.2.3
技能训练小结：
1.电气原理图的绘制要求：
（1）电气原理图一般分为主电路和辅助电路。
主电路是从电源到电动机或电路末端的电路，是强电流通过的部分，画在原理图的上面或左侧。
辅助电路是通过小电流的电路，一般是按钮，电器元件的线圈，接触器的辅助触点，继电器的触点等组成的控制电路，照明电路，信号电路及保护电路等，画在原理图的右侧。
（2）每一电气元件采用国家规定的统一的图形符号来表示，在图形符号附近用文字符号标注属于哪类电器。
（3）同一电器的各个部分在图中的位置，根据便于阅读和研究的原则来安排，可以不画在一起，但属于同一电器的部件均编以相同的文字符号。
若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后面加上数字符号。
（4）对于接触器，继电器的触点按吸引线圈不通电状态画出，控制手柄按趋于零位时的状态画出，按钮，行程开关触点按不受外力作用时的状态画出。
（5）在原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般按动作顺序和信号流从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置，并尽可能减少线条和避免线条交叉。
（6）直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方和下方。
多相电源电路，用水平线集中画在图样上方，相序自上而下排列。
中性线和保护接地线放在相线之下。
主电路和电源电路垂直画出。
控制电路与信号电路垂直画在两条水平线之间。
耗电元件直接直接与下方水平线连接，控制触点连接在上方水平线与耗电元件之间。
（7）为了方便检索电气电路，方便阅读和分析，在原理图的上方或右方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用。
（8）在电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点之间的从属关系要加以说明，即在原理图中相应线圈的下方，给出触点的文字符号，并在其下注明相应触点的索引代号。
2.电气接线图的绘制要求：
（1）同一电气的各部件画在一起，其尺寸和比例没有严格要求，各部件的位置尽量符合实际情况。
（2）各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记，均应以原理图为准，并且要保持一致。
（3）不在同一控制箱内或不是同一块配电屏上的各电气元件之间的连线，必须通过接线端子板进行连接。
同一控制箱内的各控制元件之间可以直接连接。
安装接线图上所表示的电气连接，一般不表示实际走线的途径，施工时由操作者根据实际情况选择最佳走线方式。
（4）应该详细地标明配线用的各种导线的型号、规格、截面积及连接导线的根数。
标明所穿管子的型号、规格等，并标明电源的引入点。
3.电气安装、接线的工艺要求：
（1）三按生产：
按工艺、按标准、按图纸。
（2）操作方法：
选择正确的材料和正确的使用工具。
（3）安装要求：
横平竖直、安装牢固和防震、做好通风、远离热源。
（4）接线要求：
横平竖直、弧度一致、接线牢固、主次分离、不露铜丝、号码清晰一致。
（5）环境卫生：
动前整理、完后清扫。
4.实训线路发生的故障及排除方法：
故障1：
题目一接好线路通电启动后发现没反应
排除方法：
用万用表测量发现时熔断器内保险管块了，替换后故障排除。
故障2：
题目二接好线路通电后发现不能实现反转
排除方法：
经检查线路后发现KM2主触头线路接错未反向，替换任意两根导线后故障排除。
第二部分：
机械手PLC控制系统
一、机械手PLC控制系统设计任务说明书
.1.机械手的概述
在现今的生活上,科技日新月益的进展之下,机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。
也就是机械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下永远也不会觉得累！
机械手臂的应用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。
工业机械手机器人的一个重要分支。
种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式。
特点是可以通过编程来完
成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点
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。
（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。
2.机械手动作示意图
图2.1机械手动作示意图
3.设计要求
设计一个用PLC控制的将工件从A点移动到B点的机械手的控制系统。
其控制要求如下：
（1）手动操作，每个动作均能单独操作，用于将机械手复归至原点位置；
（2）连续运行，在原点位置按启动按钮或当光电探测到有工件时，机械手按图2.1连续工作一个周期，一个周期的工作过程如下：
原点→下降夹→夹紧（T）→上升→右移→下降→放松（T）→上升→左移到原点，时间T由教师现场规定。
4.I/O分配
（1）输入分配表：
输入点编号
功能状态
X0
自动/手动转换
X1
停止
X2
自动启动
X3
上限位
X4
下限位
X5
左限位
X6
右限位
X7
手动向上
X10
手动向下
X11
手动左移
X12
手动右移
X13
手动放松
X14
光电开关（当探测到工件时接通）
X16
单周期工作
X17
连续工作
表2.1
（2）输出分配表：
输出点编号
功能状态
Y0
夹紧/放松（Y0=0时夹紧，Y0=1时放松）
Y1
上升
Y2
下降
Y3
左移
Y4
右移
Y5
原点指示
表2.2
二、机械手PLC控制系统总体设计过程
1.机械手动作工艺流程图
图2.2工艺流程图
2.PLC的选型
（1）I/O总点数的确定
由I/O分配表知，输入共14个点,输出共6个点,I/O实际需20点。
为留有今后工艺改进与功能扩充余地，在实际统计I/O点数基础上，一般加10-20％余量，再考虑PLC产品本身规格，可取PLC的I/O总点数为40点。
（2）I/O点信号性质分析
从机械手控制信号分析可知,机械手输入是位置开关信号,上/下限位开关、左/右限位开关等它们都是开关量,而输出主要是5个电磁阀线圈,以控制机械手的左移、右移、上移、下移、夹紧、放松的气路的通断。
（3）用户存储器容量的估算
1）I/O口总点数为48点且均为开关量，以每个I/O点需1O个字节估算则所需存储器字节数为：
48*10=480B
2）定时器有两个:
一个夹紧延时、一个放松延时，以每个定时器需2个字节估算则所需存储器字节数为：
定时器/计数器数量*2=2*2=4B
共需存储器字节数为：
480+4=484B
经技术与经济成本方面因素综合考虑，本设计选取日本三菱公司FX2N-48MR型PLC产品。
FX2N-48MR型产品主要技术指标如下：
最大I/O48点
定时/计数器256个
基本功能指令22条,步进指令2条
继电器输出最大负载80VA/24V
执行速度（us/步）0.8us
输入输出响应时间10ms
程序容量（步）2KB
输入光电隔离
数据寄存器通用：
200点
锁存用：
7800点
输出继电器接点隔离
表2.3FX2N-48MR型产品主要技术指标表
由上表可见，FX2N-48MR型PLC产品能满足设计要求。
3.PLC控制电路原理图
图2.3PLC控制电路原理图
4.PLC控制程序设计
控制程序主要由手动程序（单操作控制方式）和自动程序（包括单周期和连续两种方式）2大部分组成。
（1）机械手PLC控制主体程序：
图2.4主体程序
（2）机械手PLC控制系统控制流程图
图2.5机械手PLC控制系统控制流程图
（3）梯形图程序
（4）指令表程序
总结
这个学期开设了电气控制与PLC实训的课程，跟以前所有开设的课程有很大的区别，这门课程的灵活性很强，充分发挥自己的潜力；其实学习的过程当中并不一定要学到多少东西，个人觉得开散思维怎样去学习，这才是最重要的，而这门课程恰好体现了这一点。
此次的实训以班级为主体，以二到三人为单位而开展的一次综合的实践，老师也给予我们足够的空间让我们完成此次的实训，这让我觉得压力不小。
这次的实训是我们第一次接触编程实践，以前上课的时候虽然张老师也是总叫我们去编程和做作业，但是我都不知道在实际中我们的程序能不能用，所以我对PLC这门课业就没有发费太大心思。
但是这次的实训让我有很大启发。
刚开始接触时信心十足，觉得没有什么大不了的，因为觉得以前编写的程序都很简单，也不用太多时间，所以很轻视。
但是老师交给我们的第一个三相异步电机的可逆控制实验按原理图接实物任务中，首先在看实验原理图时因为对各个元器件不是很熟悉，导致我错误频出，速度也比较慢。
然后老师布置第二题，但是运行时就是电动机就是不能动，很郁闷，就开始改。
改后就还是不行，只能慢慢查，最后知道是计数器用错了，把电路图理解错了。
于是重新改进，最后成功了，心里很兴奋，就帮忙旁边的同学一起找他的错误，在这也学到多东西。
最后是做课题，我们的课题是机械手PLC控制系统，有了上几次的经验，我提前自己把流程图和T型图做好，我们一个组有六个人，开始之前我们先对课题进行了探讨，我把我提前准备好的流程图和T型图拿出来大家一起研究，并指出了许多其中错误之处。
在运行时也是怎么也运行不出想要的结果，于是我们就拼命在程序里找和改，是不是程序错了，但是还是那样。
弄了很久，还是不行。
突然看到有在试的同学，到达一个限位那，那限位的灯不亮，觉得很怪就走过去，用手把他掰正，居然那位同学的程序就可以用了，我就试试我的也可以用了，和老师一说，老师说我还不够认真，没有经验。
自己觉得也是这样，是自己检查不够，才会这样。
通过这次对PLC控制，让我了解了plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。
有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
本次实训是以团体为单位的，在实训过程中我也明白了团体的重要性，遇到问题和同学互相讨论交流。
多和同学讨论。
我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。
讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。
多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。
总之，这次的实训给予了我不同的学习方法和体验，让我深切的认识到实践的重要性。
在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，多与这个社会进行接触，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。
参考文献：
【1】刘美俊.电气控制与PLC工程应用[M].：
机械工业出版社，2013.
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