1、吉林大学远程教育2011届专科生毕业论文(设计)吉林大学远程教育 专科生毕业论文(设计) 中文题目 PLC机械手控制设计 学生姓名 陈攀 专业 机电一体化技术 层次年级 09 春专科 学号10921508050306指导教师 厉相宝 职称 讲师 学习中心 山东杏林科技职业学院 成绩 2011年 4月 15 日摘 要PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器,作为一种通用的工业控制器,其可靠性高、抗干扰能力强;PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性,此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可即使发出警报信息;PLC采用
2、光电隔离和滤波技术有效一直外部干扰源对PLC的影响,此外PLC还可再强、通用性好;开发周期短,功耗小。本课题对现代工业的发展具有很重要的意义。 关键词:意义,应用,前景,编程语言,设计目 录第一章 绪论1 1.1 本课题的意义1 1.2 本文的主要工作1第二章PLC 的概述 3 2.1 PLC的基本知识3 2.2 PLC的应用与前景5第三章 PLC 的编程语言7 3.1梯形图编程语言7 3.2 功能块图编程语言8第四章 PLC控制机械手的设计.9 4.1 机械手在工业生产中的应用9 4.2 各电器设备的制方式及控制要求10 4.3 电器元件设备的选择13 4.4 控制系统的软、硬件设计14 4
3、.5 功能表图设计27参考文献35致谢36 第一章 绪论1.1本课题的意义机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代科技的一个重要组成部分。汽车业的快速发展,车外型愈求美观流线,并由于汽车外板件要求完美无尘的冲压生产线也向高速化、高品质、自动化、柔性化方向发展。传统冲压生产过程中的手工操作、人工送料的生产方式已无法满足该行业的需要。机械手的积极作用正日益为人们所认识,其一,它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此,它能大大地改善工人的劳动条件,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此,受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物
4、力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合,应用得更为广泛。在我国,近代几年来也有较快的发展,并取得一定的成果,受到各工业部门的重视。 1.2 本文主要做的工作 1、问题提出 : PLC控制的机械手最主要是应用于自动化生产中,如何综合地运用前面学过知识点,根据实际工程要求合理组合成控制系统, 在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。 2、系统设计的主要内容 (1)拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定,它是整个设计的依据; (2)选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构; (3)选定 PLC 的型号; (4)编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输
5、入 / 输出端子接线图; (5)根据系统设计的要求编写软件规格说明书,然后再用相应的编程语言(常用梯形图)进行程序设计; (6)了解并遵循用户认知心理学,重视人机界面的设计,增强人与机器之间的友善关系; 第二章 可编程控制器的概述2.1可编程控制器的基本知识PLC的种类繁多,其规格和性能也各不相同,对PLC的分类,通常根据其形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类.根据1、 PLC的结构形式可将PLC分为整体式和模块式两类(1)整体式PLC 整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等各件都集中装在一个机箱内,具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式机构。整
6、体PLC由不同PLC点数的基本单元和扩展单元组成,基本单元内有CPU、I/O接口,与I/O扩展单元相连的扩展口、以及编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电等,没有CPU,基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元,如模拟量单元、位置控制单元等,使其功能得以扩展(2) 模块式PLC 模块式PLC是将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及其他模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成,模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活、可根据需要选配不同规模的系
7、统,而且装配方便,便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用这种模块式结构。还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来,构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU,电源,I/O接口等也是各自独立的模块。但它们之间是非电缆进行联接,并且各模块可以应地叠装,这样不但系统可以灵活配置,还可以做的体积小巧。2、按功能分根据PLC所具有的功能不同,可将PLC分为低,中,高档次(1)低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断监控等基本功能还可以少量模拟量输入/输出,算术运算,数据传送和比较等功能,主要用于逻辑控制,顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。(2)中档PLC出具有低档PLC的功能外,还
8、具有模拟量输入/输出,算术运算,数据传送和比较;数据转换,远程I/O,子程序,通信联网等功能,有些还可增设中断控制,PID控制等功能,适应于复杂控制系统。(3)高档PLC除具有中档PLC的功能外,还增加了符号算术运算,矩阵运算,位逻辑运算,平方根运算及其他特殊功能函数的运算,制表及表格传递功能等。高档PLC具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。3、按I/O点数分类根据PLC的I/O点数的多少,可将PLC分为小型,中型和大型三类(1).型PLCI/O点数2048点,多CPU,16位、32位处理器,用户存储器容量8-16KS7-400 德国西门子公司
9、GE-IV GE公司C-2000 立石公司K3 三菱公司2.2 可编程控制器PLC的应用与前景目前,在国内外PLC已广泛应用冶金,石油,化工,剪彩,机械制造,电力,汽车,轻工,环保及文化娱乐等各行各业,随着PLC性能价格 的不断提高,器应用领域不断扩大,从应用类型看大致可归纳为以下几个方面:2.2.1 强量逻辑运算利用PLC最基本的逻辑运算,定时,计收等功能实现逻辑运算,科取代传统的继电器控制用于单片机控制,多机群控制,生产自动线控制等。例:机床,注塑机印刷机械,装配生产线,电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC最基本的应用,也是PLC最广泛的应用领域。2.运动控制大多数PLC都有拖动步进电机或
10、伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,这一功能广泛用于各种机械设备。例如:各种机床,装配机械。机器人等进行运动控制。3.过程控制大,中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能。有的小型PLC也具有模拟量输入输出,所以PLC可实现模拟量控制而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制,用于过程控制。这一功能已广泛用于铝炉,反应堆,水处理,酿酒及闭环位置控制和速度控制等方面。4.数据处理现代的PLC都具有数学运算数据传递,转换,排序和查表等功能,可进行数据的采集,分析和处理,同时的通过通信接口将这些数据传送给其电智能装置。例如:CNC设备进行处理。5.通信联网PLC的通信包括PLC与PLC,
11、PLC与计算机,PLC与其它智能设备之间的通信,PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元,通信转换单元相连构成网络,已实现信息的交换和构成。集中管理分散控制的多级分布式控制系统。满足工厂自动化(FA)系统发展的需要。2.2.2 国外PLC发展概况PLC在问世以来,经过40多年的发展。在美、德国等工业发达国家已成为重要的产业之一,世界总销售额不断上升,生产厂家不断涌现,品种不断翻新,产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前,世界上有200多个厂家生产PLC。较多的有美国:AB通用电气、莫迪康公司;日本:松下、三菱、富士、欧姆龙等;德国:西门子公司;法国:TE施耐德公司。韩国:三星、LG公司
12、等 PLC的发展前景(1)产品规模向大小两个方向发展大:I/O点数达14336点,32位微处理器,多CPU并行工作 ,大容量存储器,扫描速度快高速;小:整体结构向小型模块化结构发展,增加了配置的灵活性,降低了成本;(2)PLC在闭环过程中应用日益广泛;(3)不断加强通讯功能;(4)新器件和模块不断推出 第三章 可编程控制器的编程语言3.1可编程控制器的几种编程语言 可编程控制器的编程语言按IEC61131-3国际标准来分主要包括图形化编程语言和文本化编程语言。图形化编程语言包括:梯形图(LD-Ladder Diagram)、功能块图(FBD-Function Block Diagram)、顺序功能图(SFC-Sequential Function Chart)。文本化编程语言包括
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