简易机械手PLC控制系统设计Word下载.docx

1、机械手具有手动、回原点、自动、单不运行、单周期运行五种工作方式。A、手动方式用各自的按钮使各个负载单独接通或断开。B、回原点按下相应的按钮，机械手自动回到原点。C、单步运行按动一次启动按钮，前进一个工步。此种工作方式适用于系统进行调试或调整过程中。D、单周期运行在原点位置按启动按钮，自动运行一个工作周期后再在原点停止。若在中途按动停止按钮，则停止运行；在按启动按钮，从断点处继续运行，回到原点处自动停止。E、自动方式（连续运行）在原点位置按动启动按钮，连续反复运行。若中途按动停止按钮，运行到原点后停止。 1.4设备的概述 1.4.1机械手是模拟人手的部分动作，按给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取

2、、搬运和操作的自动机械装置。它可以提高劳动生产效率及自动化水平，同时可以减轻劳动强度，实现安全生产。 简易机械手的工作是将工件从A点移到B点，经过上升、下降、左移、右移、夹紧及松开几个步骤来实现，它具有手动、自动、单步、单周期、回原点五种工作方式，操作人员可以根据实际不同的需要来选择不同的工作方式。下图是机械手的工作示意图1.4.2设计内容 （1）根据简易机械手的工作过程用PLC实现其控制。 （2）设计电器控制原理图。 （3）进行PLC选型及I/O 口分配。 （4）设计PLC硬件系统。 （5）设计PLC控制程序。 （6）按要求撰写毕业设计说明书。 （7）绘制设计图样。 1.5.1开题报告 1.

3、5.2毕业设计说明书 1.5.3技术资料 a.系统的电气原理图。 b. PLC的I/O接线图。 c.控制程序清单及注释。 1.5.4以上资料应严格按照指导老师的时间安排完成。2.1机械手的控制系统要求分析机械手动作示意图如图1所示。其全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀和继电器控制。其中，上升下降和左移右移分别由双线圈两位继电器控制。下降继电器线圈通电时，机械手下降；下降继电器线圈断电时，机械手下降停止。只有上升继电器线圈通电时，机械手才上升；上升继电器线圈断电时，机械手上升停止。同样，左移右移分别由左移继电器和右移继电器控制。机械手的放松夹紧由一个单线圈（称为夹紧电磁阀）控制。该线圈通

4、电，机械手夹紧；该线圈断电，机械手放松。22工艺过程机械手的动作过程如图2所示。从原点开始按下启动按钮时，下降继电器线圈通电，机械手开始下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降继电器线圈断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧，夹紧后，上升继电器线圈开始通电，机械手上升；上升到顶时，碰到上限位开关，上升继电器线圈断电，上升停止；同时接通右移继电器，机械手右移，右移到位时，碰到右移极限位开关，右移继电器线圈断电，右移停止。此时，右工作台上无工作，则光电开关接通，下降继电器线圈接通，机械手下降。下降到底时碰到下限位开关下降继电器线圈断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松，放松后，上升继

5、电器线圈通电，机械手上升，上升到极限时碰到极限位开关，上升继电器断电，上升停止；同时接通左移继电器，机械手左移；左移到原点时，碰到左极限开关，左移继电器线圈断电，左移停止。至此，机械手经过八步动作完成一个循环。2.3 PLC的共有选型及I/O口接线图根据控制要求共有20个输入和5个输出，共有25个点数，按照设计要求和需要我们选用了三菱FX系列中的FX2-48 MR作为设计主体，其输入与输出接线图及控制面板如图所示：I/O口分配表输入信号输出信号名称代号输入点编码输出点编码上限位SQ1X0上升YV1Y0下限位SQ2X1下降YV2Y1左限位SQ3X2右移YV3Y2右限位SQ4X3左移YV4Y3下降

6、点SB1X4夹紧YV5Y4上升点SB2X5左移点SB3X6右移点SB4X7启动SB5X8手动操作SA1-1X10回原点SA1-2X11单步SA1-3X12单周期SA1-4X13自动SA1-5X14回原点启动SB6X15全自动SB7X16停止SB10X17SB8X21放松SB9X22工作检测ST5X20KM1外围电路（2） - PLC231初始化程序设计在主电路中KM1、KM2、KM3、KM4为继电器，YA4是电磁阀。 当PLC中输出Y0时，KV1 导通同时接触器KM1导通继电器动作，机械手上升；当KM2通电时继电器动作，机械手下降；当KM3导通时继电器动作，机械手右移；当KM4导通时继电器动作

7、，机械手左移；当KM5通电时电磁阀动作，使机械手夹紧或放松，而图中的FV为短路保护，FR为过载保护。M8044特殊辅助继电器作为原点位置条件用，当原点位置条件满足时M8044接通。1为了使I ST指令在每个扫描周期内均执行，用PLC“RUN”时ON和M 8000驱动。2使用IST指令时五种工作方式加三种必要的按钮，共八种控制信号：A手动方式 B回原点方式 C单步方式 D单周期方式 E自动连续方式 F回原点方式 G启动按钮 H停止按钮3使用IST指令后，PLC自动把状态元件S中S0S2分配给了3大类模式的初始化状态用，且规定S0用于手动，S1用于回原点，S2用于自动/单步/单周期。S10S19用

8、于回原点程序模块中的状态。因此，指令格式中的S20是用户可以分配给自动/单周期/单步的最小状态号。下图为置初始状态IST指令自动动作的特殊辅助继电器M8040M8047的动作内容。M8040是禁止转移用辅助继电器，当M8040=ON时就禁止所有状态转移，手动状态下M8040总是接通的。在原点、单周期运动时按动停止按钮后一直到再按启动按钮的时间内，M8040一直保持ON状态。单步执行时M8040常通，但是再按动启动按钮时，M8040=OFF，使状态可以顺序转移一步。转移开始特殊辅助继电器M8041是初始状态S2向另一状态转移的转移条件辅助继电器。手动加原点M8041不动作，单步、单周期时，仅在按

9、动启动按钮时动作，自动时按启动按钮后保持为M8041=ON，按停止按钮后M8041=OFF。启动脉冲辅助继电器M8042是在启动按钮按下时瞬间接通。特殊辅助继电器M8044是原点条件，M8043是回原点结束，这两个元件应由用户程序控制。232手动方式程序手动方式梯形图程序如图所示，S0手动方式的初始状态，手动方式的夹紧、放松及上升、下降是由相应的按钮来控制的。将选择开关拨到手东方示（X10置1）按启动按钮（X24），S0获得状态，按下降开关X6，下降开始直到碰到下限位开关（X1）下降结束，在按下夹紧开关（X21）夹紧动作开始（Y4置1），按下上升开关（X4）上升动作开始，当动作碰到上限位开关（

10、X0）上升结束；按下右移开关（X7）右移动作开始，直到碰到右限位开关（X3）动作结束；按左移开关（X6）动作左移，直到碰到左限位开关（X2）动作结束，按放松按钮（X22）机械手方松（Y4复位0）。233回原点方式程序在我们的自动/单步/单周期运行之前我们通常要让机械手回到原点，才能让他完成自动运行的动作。回原点方式也属于自动程序的一种，在机械手的自动操作中，由于操作的动作复杂不容易直接设计出梯形图，可以先画出自动操作的流程图，用以表示动作的顺序和转换的条件，然后根据所采用的控制方法设计梯形图比较简单，所以后面的自动程序都采用流程图来完成。将操作板上的工作方式打到回原点位置（X11,S1置1），

11、此时S1获得信号。当按下回原点启动开关（X11），S10得到信号，同时下降运行停止，机械手松开，上升运动开始，直到碰到上限位开关（X0）接通S11，此时右移停止，左移运动开始，直到碰到左限位开关（X2）接通S12，此时输出M8043回归完成，信号自动返回给S12，动作结束。其原理如图所示：234 自动方式控制 在自动程序中包括单周期、单步运行方式。将控制面上的工作方式拨到自动工作方式（X14），然后按启动按钮（X24），此时M8041导通置1（附：在使用自动单步运行、单周期运行之前我们都得先回原点使M8044通过置1），此时S2导通到S21，下降动作开始，直到碰到限位开关（X1），停止下降，导

12、通S26，并停留2秒钟，然后导通S27，机械手放松并开始上升，直到碰到上限位开关，上升停止。S28导通，机械手左移，碰到左限位开关，信号返回给S2，达到循环动作，直到按下停止开关（X17），所有动作停止。下图为自动方式的梯形图与状态图自动方式梯形图如下图所示235单步运行、单周期运行 将控制面板上的工作方式拨到单步工作方式上，每按一次启动按钮机械手就运到一次运动一个步骤。将开关拨到单周期工作方式上，按动一次启动按钮机械手自动完成一个周期的动作，其工作原理与自动方式一样。236 程序的语句表 手动方式、回原点方式、自动、单步、单周期方式语句表分别为：（1）初始状态语句表步 序指 令LD X01A

13、ND X22ANI Y43OUT M80444LD M80005IST X10 S20 S28（2）手动状态语句表 STL S012OUT Y1L D X2113L D X7RET Y414ANI X0L D X2215ANI X2RST Y416ANI Y2L D X517OUT Y36ANI Y1187198OUT Y020ANI X39L D X421ANI Y310ANI Y022OUT Y211ANI X123（3）自动方式语句表STL S2SET S25L D M8041STL S25AND M8044LDI X20SET S21STL S2124L D X125SET S2626

14、STL S26SET S2227OUT T1 K20STL S2228L D T1OUT TO K2029SET S27L D T030STL S27SET S2331SET Y4STL S233233L D X034SET S2835STL S28SET S2436STL S2437L D X338OUT S2L D X239RET（4） 回原点方式语句表STL S1RST Y2L D X15SET S10STL S10SET S12STL S12RST Y1SET M8043RST S12OUT S12SET S11STL S11（5 ） 内部单步、单周期自动梯形图的语句表L D X14L

15、 D X12OR X24ORBAND M8041L D X13ANI X17AND X17AND X12OR X13L D M8002L D M8042L D X24OR X15ANI M8042ANI X10SET M8042OUT M8040L D X10L D M8000L D X11OUT M8047三 PLC实际应用中的问题31程序调试和模拟运行 我们按照自己的设计思路把PLC应用程序设计完成以后，在实验室里进行调整和模拟运行。（1）程序检验。将编好的应用程序输入编程器，经过检验，改正编程语法和数据错误，再逐条搜索与所设计程序对无误后传入CPU模块RAM存储器中。（2）模拟信号。用模

16、拟开关模拟输入信号，开关的一端接相对应的输入端点，另一端作为公共端，接在PLC输入信号电源的负端（当要求输入信号公共端为正电源时）。输入程序后，扳动开关，接通或断开输入信号来模拟机械动作，使检测元件发生变化，并通过输入、输出端点的指示灯来观察输入、输出端点的状态变化。（3）模拟运行。按状态转换表进行模拟运行。首先对照输入信号状态表，设置好原始状态下所有输入信号的状态，再使PLC运行。按工步状态再一个工作循环里逐步转换，依次发出状态转换主令信号，则系统将依次进行工步状态转换。每发出一个状态转换主令信号，系统将结束一个工步状态转入下一个工步状态。仔细观察输出端点指示灯，并与执行元件动作节拍表对照，

17、看各输出端点的状态是否在每个工步状态里都与执行元件节拍表里的要求一致，如果一致则说明PLC应用程序设计正确，符合控制要求。这样逐步检查，以便都达到规定状态。3.2设计小节 本次设计完成了简单的机械手的工作原理及PLC电气部分的设计。在这段时间的设计中，参考了大量的参考资料，同时我们也作了大量的社会调查，结合实际完成了这套设计。 通过这段时间的设计，我初步掌握了设计的方法和要求，为以后走上工作岗位打下了一定的基础，实现了理论和实践相结合的初步转变。 机械手是一种机械与电气紧密相结合的运输产品。随着可编程控制器在工业中的广泛应用，也使机械手子效率和人力方面得到了很大的改变。 这次设计使我感最深的是

18、：作为一个设计人员，当接到这份设计任务之后，应该怎么去查资料，怎样和合伙伙伴同台设计、调试。 本次设计的成功要感谢指导老师给我们的指导和学校给我们提供的试验器材，同时在学校的引导以及老师的指导下，我们更加充分了所学知识的总结和巩固，也提高了对设计的热情。 由于设计水平有限，在设计中，难免有不足之处，望阅读者给与批评、指正。参考文献：1钟肇新、彭侃 编译 可编程控制器原理及应用 第二版 广州：华南理大学出版社，2003.52 .FP0可编程序控制器使用手册. 天津：天津职业技术师范学院源峰科技发展有限公司3. 李乃夫主编. 可编程控制器原理、应用、实验. 北京：中国轻工业出版社，20034. 张建民.机电一体化系统设计.北京：高等教育出版社，2001年5. 求是科技编著 PLC应用开发技术与工程实践 北京 人民邮电出版社，2005.1