机电系统综合课程设计门式拾放机构.docx
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机电系统综合课程设计门式拾放机构
机电系统综合
课程设计
设计题目：
门式拾放机构机电与气动控制系统
专业班级：
09机械工程及自动化
小组成员：
指导老师：
目录
一、设计题目、工作原理和要求
1．设计题目………………………………………………3
2．工作原理………………………………………………3
3．控制要求………………………………………………4
二、电气和气动系统设计
1．设计思想和方法………………………………………5
2．气动系统控制原理图…………………………………6
3、系统工作流程图………………………………………7
4、PLC输入输出端口地址对照表………………………7
5、控制梯形图……………………………………………8
6、电气接线图
（1）电气接线图………………………………………9
（2）使用器件说明……………………………………9
三、总结………………………………………………………10
一、设计题目、工作原理和要求
1．设计题目
近年来随着科技的飞速发展,PLC的应用正不断走向深入,同时带动传统的控制检测日新月异更新.在实时监测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部分来使用,针对其应用对象的特点配以其他期间来完善.
PLC可编程控制器是一微处理为基础,综合了计算技术,自动控制技术和通讯技术的一种新型工业控制装置.它具有结构简单,编程方便,可靠性高等优点,已经广泛用于工业过程和位置自动控制中.可编程控制器发出两路脉冲到步进电机驱动器/分别驱动横轴纵轴的步进电机运转:
直流电机拖动底座和手抓旋转;接近开关,微动开关,旋转码盘将位置信号反馈给主机发信号到气动电磁阀,以控制手抓的张合来抓放物体,本设计可根据工作件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数,具有很大的灵活性和可操作性,PLC课程组决定让我们完成一份PLC课程设计说明书,这一周是PLC课程设计周,我们要全面投入课程设计中,按时完成一份完整的并排版打印好的说明书.本课程设计是我经历一周时间,花费很多精力才完成的,我设计的题目是”某机械手搬运过程PLC控制装置设计”,此次涉及内容主要包括:
工作过程分析,梯形图,接线图,电气原理图及情况说明.
可编程控制器（ProgrammableController）缩写为PC，为了与个人计算机的PC（PersonalComputer）相区别，有时在PC中人为地增加了L（logic）而写成PLC。
60年代末，随着市场的转变，工业生产开始由大批量少品种的生产转变为小批量多品种生产方式。
多年来．可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步：
其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及散集控制等各种任务的跨越。
具有可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全．功能完善，适用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统的设计、建造工作量小，维护方便，改造容易；体积小，重量轻，能耗低等特点。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，作为自动化控制网络或国际通用网络的重要的组成部分。
将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
门式拾放机构是在机械化、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，被广泛运用于自动生产线中。
拾放机构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的技术。
它更加促进了拾放机构的发展，使其能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
拾放机构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、不怕危险和抓举重物的力量比人手力大的特点。
因此，拾放机构已受到普遍重视，并越来越广泛地得到了应用。
门式拾放机构主要用于传动不同位置之间的工件以提高生产效率和减少人员的劳动强度。
通过设计门式拾放机构的机电与气动控制系统，掌握气动和低压电器元件的工作原理和选择方法，并能应用相关知识设计基本的机-电-气控制系统。
2．工作原理：
门式拾放机构工作原理示意图如图所示。
该机构由手臂升降气缸A、气爪气缸B和横向移动气缸C组成。
在初始状态，手臂在左上端，A气缸伸出，手臂下降，气爪夹合，夹住工件；A气缸缩回，手臂上升，C气缸右移，手臂右移；A气缸伸出，手臂下降，B气缸缩回，气爪松开放下工件；A气缸缩回，手臂上升，C气缸左移回到原点，完成一个工作循环。
3．控制要求：
该机构通常位于原点。
拾取工件时，先按下启动按钮SB1，YA0得电，门式拾放机构先由原点下降，碰到下限位开关ST1后，停止下降；夹紧电磁阀YA1动作将工件夹紧，限位开关ST3确认夹紧后；YA0失电，机械手开始上升，碰到上限位开关ST4后，停止上升，YA2得电，机械手向右移动；移到右限位开关ST5位置后，停止右移，YA0再次得电，机械手开始下降，至碰到下限位开关ST6时，YA1失电将工件松开，放在右工作台上，限位开关ST7确认松开之后；YA0和YA2同时失电，机械手沿斜线方向回到原点，循环上述步骤，直至按下停止按钮SB2。
二、电气与气动系统设计
1．设计思想和方法
总体方案的选择和设计：
门式拾放机构的动作控制主要是行程，因此选择气动执行元件气缸实现拾放机构行程的驱动，这样会使机械系统传动部分结构简单，总体实现方便容易。
拾放机构上下、左右运行都有行程开关检测和判断，并及时进行步序切换。
控制方式选择PLC控制，可以使线路更加简单并可以依据环境不同要求及时调整控制程序等。
拾放机构位于原点时用指示灯显示其位置。
设置系统启动按钮，使系统通电准备工作。
选用气动液压PLC控制试验台。
2．气动系统控制原理图
3、系统工作流程图
4、PLC输入输出端口与换向阀和各信号检测开关的地址对照表
现场器件
内部PLC地址
说明
输入
SB1
X11
启动按钮
SB2
X12
停止按钮
ST0
X0
左限位开关
ST1
X1
左下限位开关
ST3
X3
确认夹紧开关
ST4
X4
上限位开关
ST5
X5
右限位开关
ST6
X6
右下限位开关
ST7
X7
确认松开开关
输出
YA0
Y3
下降电磁阀
YA1
Y1
夹紧电磁阀
YA2
Y2
右移电磁阀
5.plc梯形图
6、电气接线图
（1）电气接线图
（2）使用器件说明
元器件目录
序号
代号
名称
数量
1
SB1
启动按钮
1
2
SB2
停止按钮
1
3
ST0-ST7
接近开关
7
4
YA0YA1YA2
电磁阀
3
三、总结
在这为期一个星期的课程设计中，我们经历了很多，开始的时候，我们准备只有继电器完成门式拾放机，可是，他的动作比较复杂，比如，A气缸和B气缸之间，A缸伸出第一次时候B缸伸出，A缸第二次伸出的时候B缸要收回，然后就是A缸和C缸的关系。
我们想了各种办法，经过小组之间的讨论，后来我们一致决定用PLC编程。
这样对于我们的来说比较简单。
可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
利用PLC、气动控制，实现了拾放机构的机电综合设计，完成了对拾放机构的控制，达到了设计目的。
这次设计的PLC控制拾放机构的主要内容包括设计了系统接线图、梯形图、拾放工作工序图；运用步进指令进行PLC控制程序的设计；完成了外接气动控制的设计及连接，经过调试后完成了拾放系统到外接的一体化设计。
在设计中运用所学的理论知识，进行拾放运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新性设计，提高了理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题能力。
综合运用了所学知识，理论与实际相结合，加强了建立PLC控制工业机械和生产过程系统的整体概念，初步掌握了PLC控制工业生产和社会生活的软硬件开发方法，为以后进行实际的PLC软、硬件应用开发奠定了良好的基础。
在用PLC编程之后，我们进行调试，调试的时候我们发现，编程序时候我们写的觉得很有逻辑，但当在电脑中运行时候，就不是我们想象中的动作，老师说，有时候自己觉得很有道理，但运行时候都会出现问题，所以才要调试。
经过我们大家的调试，程序终于正确了，并且程序很简单,但是程序在逻辑上仍然有很多问题。
只有通过实际的实验才能看出自己在哪方面有欠缺，就像这次课程设计，只有动手做了，才知道原来自己这方面很差，在今后的学习中还要更加努力的学习才行。
在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。
在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。
做事要学思结合。
有的初学者在理论上花了很多功夫，结果半年下来还是没有把PLC搞懂，其实他们只是缺少了一些PLC的实践经验，只要再进行一些实际的梯形图编写、程序下载、调试等操作，增加对PLC的感性认识，很快就可以掌握PLC这项技术了。
开始阶段可以先学习一种品牌的PLC，因为所有的PLC原理都是差不多的，掌握了一种PLC其它的只要翻
阅一下手册也就能上手使用了。
初学时可以编一些简单的梯形图，如触点的与、或、输出等，在PLC的机器里运行一下。
成功了就会增加你学习的兴趣、和信心。
然后再把PLC的主要功能逐个运用一次，比如高速计数器，你可以用PLC本身的脉冲输出端接到高速计数器的输入端，下载编好的梯形图，打开变量观察窗口，运行程序，观察计数的值是否正确。
经过了这样的实践，你基本上知道PLC到底能做哪些事情了，在实际的工控应用中就能做到胸有成竹了。
在这次课程设计中，大家在一起集思广益，互相弥补，因为每个人都有自己的思维误区，旁观者清，别人看了就能立刻找到错误在哪，这就是团队合作的力量，缺少了团队合作也许我们就要花费更多的时间完成这个设计，当有问题的时候我们一起讨论解决问题的方法，这也为我们以后的工作和学习打下了很好的基础，从队友身上我学会了细心和耐心，在这次课程设计中，我们学到的真的很多，还有就是和指导老师，在老师的帮助下才能将这次课程设计做出来。
主要参考文献
[1]姚伯威、吕强.机电一体化原理及应用[M].北京:
国防工业出版社,2004.215-220
[2]王永华.现代电气控制及PLC应用技术（第三版）[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2008.193-196
[3]戴文进、杨植树.电气工程及其自动化专业英语[M].北京：
电子工业出版社，2007
[4]丁玉美、高西全.数字信号处理（第二版）[M].西安:
西安电子科技大学出版社,2008
[5]可编程序控制器原理与应用西安电子科技大学出版社主编汪志锋
[6]PLC应用开发技术与工程实践人民邮电出版社编著求是科技
[7]可编程控制器技术及应用北京理工大学出版社编著夏辛明
[8]可编程控制器应用技术机械工业出版社主编王也仿
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