PLC机械手课程设计报告.docx

1、PLC机械手课程设计报告. . .摘要 .I1设计目的和要求 .11.1目的 .11.2要求 .12机械手的工艺和控制要求 .22.1设备概况 .22.1.1工艺介绍 .22.1.2面板操作 .22.2控制要求 .32.2.1 液压系统油泵启动及停止 .32.2.2 机械手工作方式 .32.2.3 系统保护和报警功能。 .33PLC 控制系统发设计方法。 .43.1确定输入输出 .43.2选着 PLC 的型号。 .43.3机械手设计框图： .43.4为 PLC 的输入输出编址 .44电气原理图设计 .64.1主电路设计 .64.2输入电路 .64.3输出电路 .64.4绘图注意事项 .65PL

2、C 程序设计 .75.1主程序流程图 .85.2手动子程序 .95.3回原点子程序流程图 .105.4单步流程图 .115.5单周期流程图 .125.5自动流程图 .135.6程序调试 .136总结.14附录 1机械手电气原理图附录 2机械手梯形图. . .c. . .摘要机械手主要用于搬动或者装卸零件的重复动作， 动力来源于液压系统。 在机械手控制选用 PLC，其原因安全可靠。机械手控制分为手动、回原点、单步、单周期、自动五大部分。 各个功能运用转换开关进行切换， 切后按照以前步骤继续执行。通过 PLC 输出驱动中间继电器，接通电磁阀。首先运用 AUTOCAD 绘制实际工程电气接线图，在实验

3、室运用实验模拟设备，进行编程模拟。关键字：机械手 PLC 电气接线图 电磁阀 中间继电器. . .c. . .1设计目的和要求1.1 目的（1）用 PLC 实现对机械手手、自动控制。（2）用 PLC 设计具有多种操作方式的电控系统的程序结构。（3）掌握一般控制系统操作方式切换时保持系统状态连续的程序设计思路和方法。（4）自行设计手动、回原点、单步、单周期和自动五种工作方式下的控制程序。1.2 要求（1）绘制电气原理图时要符合国家标准。（2） PLC 配置及硬件接线正确。（3） PLC 程序要满足设计要求。（4）编写规可读性强。（5）程序设计报告撰写规。. . .c. . .2机械手的工艺和控制

4、要求2.1 设备概况机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛， 主要用于搬动或者装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。本设备为一般机械手，其动力来源于液压系统。2.1.1 工艺介绍机械手搬运工件动作示意图如下：图 2.1 机械手搬运工件动作示意图左上角为原点位置，工件按下降 夹紧 上升 右行 下降 放松 上升 左行 回原点为一个工作周期。上升 /下降、左行 /右行、夹紧 /放松的动作均采用电磁阀控制液压系统实现， 都工作顺序由行程开关和定时器进行控制。2.1.2 面板操作该系统的控制方式由操作面板的行程开关进行选择， 设计时要求能够进行手动、自动操作方式控制功能。. . .c. . .2.2

5、 控制要求2.2.1 液压系统油泵启动及停止单按钮操作，按下油泵启 /停按钮，油泵启动，在按下一次油泵停止。系统工作时卸荷阀得电升压，反之卸荷阀失电卸荷。2.2.2 机械手工作方式机械手的操作方式分为手动、回原点、单步、单周期、自动五种工作方式，五种工作不仅能各自独立工作， 还能按顺序实现他们之间的互相转换， 转换过程中原状态保持，转换后按照新的工作方式进行。（ 1）手动：选择手动方式，按下手动按钮，结合限位开关，对各个动作进行单独控制。如：按下机械手下降按钮，机械手下降，松开机械手按钮，机械手停止下降，或者到位后，机械手停止下降， 机械手只能在左限位和有限位才能下降中间不可以下降。（2）回原

6、点：选择回原点方式， 按下原点按钮， 机械手以最快及最安全的路径回到原点位置停止。如：若机械手未夹物体时，以最快路径回到原点位置；若机械手夹了物体必须搬运到 B 点，在回到原点位置。（3）单步：选择单步方式，按一次启动按钮，机械手动作一个工步后自动停止。（4）单周期：选择单周期方式， 按启动按钮， 机械手动作一个周期后自动停止； 在动作过程中，按停止按钮，机械手立即停止，在按启动按钮，机械手继续动作，机械手继续动作，一个周期后自动停止。（5）自动：选择自动方式，按启动方式，机械手周而复始的动作；在动作过程中，按停止按钮，机械手不立即停止等到当前一个周期结束才停止。2.2.3 系统保护和报警功能

7、。该系统的动力装置为液压控制系统。 液压系统要求具有滤油器堵、 油温高声光报警，失压和油位低要求声光报警、 立即卸荷和停油泵的保护功能故障报警后，按报警解除按钮，可解除报警信号。. . .c. . .3PLC 控制系统发设计方法。3.1 确定输入输出根据机械手的控制要求， 确定输入的个数。 在本控制中，共需要 22 个输入点，14个输出点。3.2 选着 PLC 的型号。在常用的 PLC 中，能那个满足这样的输入数点数的 PLC 有许多类型。为此在这里我们选择 PLC224XP 作为最佳型号；这样的 PLC 我们熟悉他的编程和输入输出接线，以及他的扩展模块的使用。3.3 机械手设计框图：各种传感

8、器输入驱动PLC中间接通继电电磁按钮器阀开关输入图 3.3 机械手设计3.4 为 PLC 的输入输出编址为每个需要使用的输入输出功能 I/O 分配功能。以便在接线和绘图提供有力的地址一依据。其编址表如下图. . .c. . .PLC 输入输出编址表输入编址表输出编址手动（转换开关）I0.0机械手上升（中间继电器） Q0.0回原点（转换开关）I0.1机械手下降（中间继电器） Q0.1单步（转换开关）I0.2机械手夹紧（中间继电器） Q0.2单周期（转换开关）I0.3机械手放松（中间继电器） Q0.3自动（转换开关）I0.4机械手左移（中间继电器）Q0.4转换开关启动停止按钮I0.5机械手右移（中

9、间继电器） Q0.5油泵启 /停按钮I0.6油泵电机（中间继电器）Q0.6上升按钮 (手动 )I0.7油泵卸荷阀（中间继电器） Q0.7下降按钮 (手动 )I1.0液位低报警（指示灯）Q1.0左移按钮 (手动 )I1.1滤油器堵报警（指示灯）Q1.1右移按钮 (手动 )I1.2油温高报警（指示灯）Q2.0夹紧按钮 (手动 )I1.3系统失压报警（指示灯）Q2.1放松按钮 (手动 )I1.4油泵电机过载（指示灯）Q2.2报警解除按钮 (手动 )I1.5报警蜂鸣器Q2.3上限位行程开关I2.0下限位行程开关I2.1左限位行程开关I2.2右限位行程开关I2.3液位低（液位传感器）I2.4系统失压（压

10、力传感器）I2.5图 3.4 PLC 输入输出编址表注释：由于编址表没有原点指示灯的输出，在做实验时把 Q0.6 作为原点指示灯， Q2.4 为电机输出，其他与编址表相同。. . .c. . .4电气原理图设计在实际工程运用中必须有系统接线图， 绘制电气原理图采用 CAD 绘图方法。主要绘制主电路和控制电路。 在每图纸中最多只能有八个点。 在绘制时主电路和控制电路分开。 在控制电路中输入与输出分开。 由于接线图和真实的接线图必须一一对应，所以在接线图的绘制中必须考虑实际的情况： 如空开的使用， 电机的接地保护等。4.1 主电路设计在附录 XX 为主电路电机的接线图。 三相电源经过接线端子进入主

11、电路部分。其中经过空开 1，最后经过空开接触器热继电器为三相电机供电。其中另外一相到达附录 XX 为电源供电，其中一个为直流 24V 供电，最后为 PLC 供电。4.2 输入电路在附录十中有输入电路，由 PLC 部 42V 电源供电。其输入的各个端子上最多只能接两根线， 所以绘制接线端子应该注意到这一点。 在每图中最多只能有八个点。从输入图中可以看出头转换开关输入按钮输入，和传感器输入信号输入。每个输入必须和端子表对应。且需注意 PLC 的输入输出端子必须和实际的 PLC 端子一一对应。4.3 输出电路在附录十中有输出电路，从输出图可以看出输出可以直接驱动灯和扬声器。在输出中可以看出输出驱动中

12、间继电器。 。有中间继器去接通电磁阀， ，这样做有力于保护 PLC。输出需外接 24V 电源。由电源部分共给4.4 绘图注意事项绘制电气原理图时应注意， 从上到下，从左到右。绘制图时主电路为粗实线，且为绿色，控制电路为细实线，为白色。. . .c. . .5PLC 程序设计由于机械手动作复杂， 且要求还能互相之间进行切换。 所以在设计程序时采取模块化思想。 有主程序调用相应的模块。 实现功能间的转化， 在设计程序的过程中要求能够在模式切换后能够在继续进行上次的位置进行， 所以在设计时我采用了存储器 VW0 来记忆机械手的其位置。 VW0 为全局变量所以在模式切换后不会被清零。在主程序流程图中

13、（如图 5.1），可以看出各种模式的切换是根据开关所处的位置来决定的。 很据处位置所处的位置的不同调用不同的子程序。 可以看出这种方法的思路简单。 而且易于实现， 避免了逻辑的复杂性。 在在相应的模式里面加入限制条件这样就能够实现所需求的动作在手动子程序里面（如图 5.2）在每一步的后面都给 VW0 赋不同的数值，在这里 .给 VW0 值并不影响自动的逻辑顺序。这是因为在各个模式切换时我必须知道机械手所处的位置，为以后模式的切换提供有力的条件。在回原点流程图 （图 5.3）从所有子程序可以看出， 在 VW0=1, 或者 VW0=0.时 ,机械手正处于原点位或者最下限位置。故机械手没有夹紧物体，

14、最短回原点路径为，直接上升，碰到最上限开关后回原点。若 VW01 ，可以看出是夹着物体像 B 点移动，或者正在向原点移动，所以跟单周期一样，直接调用单周期子程序即可实现。 可以看出运用各个位置的记忆， 对模式的切换有很大的帮助。 且回原点显得最为简单。从单步流程图（如图 5.4）中可以看出，每步的位置决定了下一步的走向。没按一次转换开关的启动按钮 VW0 自己增加一次，它的具体数决定下一步的走向。当回到原点否 VW0 自动清零。可以看出这样为各个模式的切换的通用性打下基础。从单周期和自动流程图中（图 5.5）中，可以看出他们在程序的控制中是一样的，不一样的是在主程序对其条件进行了限制，故能实现

15、不同功能。. . .c. . .5.1 主程序流程图初始化电机单按钮启动转换开关单按钮启动Y手动按钮 手动子程序NY回原点 回原点子程N单步Y单步子程序NY单周期单周期子程N自动Y自动子程序图 5.1 主程序流程图. . .c. . .5.2 手动子程序开始Y下降按钮 下降阀通，碰下限位开关灭。 VW0=1NY，VW0=2夹紧按钮夹紧阀通NY上升按钮 上升阀通，碰上限位开关灭。 VW0=3N右移按钮Y右阀通，碰碰限位开关灭。 VW0=4NY下降按钮 下降阀通，碰下限位开关灭。 VW0=5NY放松按钮 夹紧灭，放松通， VW0=6NY上升按钮 上升阀通，碰上限位开关灭。 VW0=7N左移按钮Y左

16、阀通，碰左限位开关灭VW0=0 ，回原点N结束回原点图 5.2 手动子程序流程图. . .c. . .5.3 回原点子程序流程图开始Y上电磁阀通，碰上限位开关后灭，VW1N结束调用单周期图 5.3 回原点子程序流程图. . .c.5.4 单步流程图开始VW0=1Y下降阀通，碰下限位开关灭NVW0=2Y夹紧阀通NVW0=3Y上升阀通，碰上限位开关灭NYVW0=4右阀通，碰碰限位开关灭NVW0=5Y下降阀通，碰下限位开关灭NVW0=6Y夹紧灭，放松通NVW0=7Y按上升阀通，碰上限位开关灭NY左阀通，碰左限位开关灭。VW0=8VW0=0 回原点N结束回原点图 5.4 单步流程图. . .c. . .5.5 单周期流程图开始Y下降阀通，碰下限位开关灭。VW0=2VW0=0NY夹紧阀通 ， VW0=3VW0=2NY上升阀通，碰上