双色球开奖直播腾讯:基于PLC的機械手自動控制的設計

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物理與電子工程學院

《PLC原理與應用》

課程設計報告書

設計題目: 基于PLC的機械手自動控制的設計

專 業: 自動化

班 級: XXX

學生姓名: XX

學 號: XXXX

指導教師: XXXX

2013年 12月 20日

物理與電子工程學院 課程設計任務書

專業: 自動化 班級: 3班

學生姓名

XX

學號

XX

課程名稱

PLC原理與應用

設計題目

基于PLC的機械手自動控制的設計

設計目的、主要內容(參數、方法)及要求

設計目的:

1、掌握PLC功能指令的用法

2、掌握PLC控制系統的設計流程

設計主要內容及要求:

設計一個利用機械手將物品從左側自動搬移到右側的控制程序?;凳衷嘉恢迷謐笊戲?,且為放松狀態,啟動后機械手順序動作如下:

機械手下降→加緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移最終回到原始位置

2、畫出實現程序流程圖。

3、列出輸入、輸出端口。

4、寫出梯形圖程序。

5、調試程序,直至符合設計要求。

工作量

2周時間,每天3學時,共計42學時

進度安排

第1天:明確課程設計的目的和意義,根據課程設計要求查找相關資料

第2-3天:學習課程設計中用到的PLC相關知識

第4-5天:根據課程設計的要求畫出程序流程圖

第6天:列出I/O分配表

第7-8天:寫出梯形圖程序,并對程序進行注釋

第9-10天:學習西門子S7-200的編程軟件STEP 7 MicroWIN SP6,并在該軟件中編寫梯形圖程序

第11天:學習西門子S7-200仿真軟件,并進行程序仿真和調試。

第12天:將課程設計中用到的程序在PLC試驗箱上進行運行和調試。

第13-14天:撰寫課程設計報告。

主要參考資料

[1]廖常初.S7-200 PLC編程及應用[M].北京:機械工業出版社,2013.8

[2]梅麗鳳.電氣控制與PLC應用技術[M].機械工業出版社,2012.3

[3]殷洪義.可編程序控制器選擇設計與維護[M].機械工業出版社,2006.1

指導教師簽字

教研室主任簽字

摘 要

工業機械手是近代自動控制領域中出現的一項新的技術,是現代控制理

論與工業生產自動化實踐相結合的產物,并以成為現代機械制造生產系統中

的一個重要組成部分。工業機械手是提高生產過程自動化、改善勞動條件、

提高產品質量和生產效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲

以及帶有放射性和污染的場合,應用得更為廣泛。在我國,近幾年來也有較

快的發展,并取得一定的效果,受到機械工業和鐵路工業部門的重視。

本文介紹的物料搬運機械手可在空間抓放物體,可代替人工在高溫和危險的作業區進行作業,主要作用是完成機械部件的搬運工作,能放置在各種不同的生產線或物流流水線中,使零件搬運、貨物運輸更快捷、便利。

關鍵詞:PLC;機械手控制;程序設計

目 錄

1 課題介紹

1

1.1 課題設計內容

1

1.2課題設計具體要求

1

1.3課題研究的目的和意義

2

2機械手和PLC的概念及選擇

2

2.1機械手的概念

2

2.2 PLC的概念

3

3 PLC控制機械手的系統

3

3.1機械手的流程圖

3

3.2 I/O地址分配

4

3.3 機械手的PLC編程語句

4

3.4機械手自動控制的梯形圖

9

4心得體會

15

參 考 文 獻

16

1 課題介紹

1.1 課題設計內容

機械手設有調整、連續、單周及步進四種工作方式,工作時要首先選擇工作方式,然后操作對應按鈕。其工作示意圖如圖1-1-1所示。

圖1-1-1 機械手工作循環示意圖

機械手的工作方式及過程如下:

1.調整工作方式:可按相應按鈕實現左移、右移、上移、下移、加緊、放松各個動作的單獨調整。

2.連續工作方式:按下起動按鈕,機械手按下降→加緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移的順序周而復始的連續工作;按下停止按鈕,機械手將自動結束本周期的工作,回到原位后停止。按下急停按鈕,系統立即停車。

3.單周工作方式:按下起動按鈕后,機械手按下降→加緊→上升→右移→下降→放 松→上升→左移的順序自動工作一個周期停止。若要再工作一個周期,可再次按下起動按鈕。按下停止按鈕,機械手將自動結束本周期的工作,回到原位后停止。按下急停按鈕,系統立即停車。

4.步進工作方式:每按一次起動按鈕,機械手完成一步動作后自動停止。按下急停按鈕,系統立即停車。

1.2課題設計具體要求

1.PLC輸入/輸出點的分配。

2.編制機械手PLC程序及梯形圖控制程序。

1.3課題研究的目的和意義

在工業生產和其他領域內,由于工作的需要,人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害,增加了工人的勞動強度,甚至于?;?。由于以上的問題,需要一種東西代替人在惡劣的環境中作業的要求呼之欲出,同時隨著社會的進步,工業自動化產品的性能日益加強,而價格也因電子技術的高速發展而不斷下降。對原有的設備的電器控制可以高性價比進行改進,通過采用先進的控制技術和驅動技術,使設備的運行更加節能、高效、安全可靠?;凳志馱謖庋?,自從機械手問世以來,相應的各種難題迎刃而解?;凳摯稍誑占渥シ虐嵩宋鍰?,動作靈活多樣,適用于可變換生產品種的中、小批量自動化生產,廣泛應用于柔性自動線?;凳忠話閿贍透呶?,抗腐蝕的材料制成,以適應現場惡劣的環境,大大降低了工人的勞動強度,提高了工作效率?;凳質槍ひ禱凳值鬧匾槌剎糠?,在很多情況下它就可以稱為工業機械手。工業機械手是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備。廣泛采用工業機械手,不僅可以提高產品的質量與產量,而且對保障人身安全,改善勞動環境,減輕勞動強度,提高勞動生產率,節約原材料消耗以及降低生產成本,有這十分重要的意義。

2機械手和PLC的概念及選擇

2.1機械手的概念

機械手也被稱為自動手。

能模仿人手和臂的某些動作功能,用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化,能在有害環境下操作以?;と松戇踩?,因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機械手主要由手部和運動機構組成。手部是用來抓持工件(或工具)的部件,根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式,如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構,使手部完成各種轉動(擺動)、移動或復合運動來實現規定的動作,改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式,稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體,需有6個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數。自由 度越多,機械手的靈活性越大,通用性越廣,其結構也越復雜。一般專用機械手有2~3個自由度。

機械手的種類,按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手;按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種;按運動軌??刂品絞嬌煞治鬮豢刂坪土旒?刂蘋凳值?。

機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置,如在自動機床或自動生產線上裝卸和傳遞工件,在加工中心中更換刀具等,一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱,如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。

2.2 PLC的概念

可編程序控制器為(Programmable Logic Controller,簡稱PLC),是在繼電順序控制基礎上發展起來的以微處理器為核心的通用自動控制裝置。

可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令,并通過數字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程??殺喑絳蚩刂破骷捌溆泄厴璞?,都應按易于與工業控制系統形成一個整體,易于擴充其功能的原則設計。PLC具有可靠性高、適應面廣、抗干擾能力強、編程方便、對環境要求低、與其他裝置配置連接方便等特點。在工業自動化控制系統中占有極其重要的地位。

本文選用的PLC是西門子公司開發的S7-200系列。

3 PLC控制機械手的系統

3.1機械手的流程圖

由機械手的工作過程可知,這是一個典型的順序控制系統。為此,可從機械手的連續工作方式入手編寫程序。首先應繪出連續工作時的功能表如圖3-1-1,然后直接列寫邏輯表達式,用觸點線圈指令編程,也可使用置位復位指令或順序控制繼電器指令來完成。

圖3-1-1機械手動作功能表

3.2 I/O地址分配

I/O地址分配如下表3-2-1所示。

表3-2-1機械手控制輸入輸出分配表

輸 入

輸 出

下降極限

M0.0

放松按鈕

M1.1/I1.1

下降電磁閥

Q0.0

上升極限

M0.1

調試選擇

M1.2/I1.2

夾緊電磁閥

Q0.1

右移極限

M0.2

步進選擇

M1.3/I1.3

上升電磁閥

Q0.2

左移極限

M0.3

連續選擇

M1.4/I1.4

上升按鈕

M0.4/I0.4

單周選擇

M1.5/I1.5

右移電磁閥

Q0.3

下降按鈕

M0.5/I0.5

急停按鈕

M1.7/I0.2

左移按鈕

M0.6/I0.6

啟動按鈕

M2.0/I0.0

左移電磁閥

Q0.4

右移按鈕

M0.7/I0.7

停止按鈕

M2.1/I0.1

夾緊按鈕

M1.0/I1.0

內部存儲器的使用

空手下降狀態

M5.1

右移狀態

M5.4

空手上升狀態

M5.7

夾緊狀態

M5.2

重手下降狀態

M5.5

左移狀態

M4.0

重手上升狀態

M5.3

放松狀態

M5.6

原位狀態

M4.1

3.3 機械手的PLC編程語句

LD I1.2

= M1.2

LD I1.3

= M1.3

LD I1.4

= M1.4

LD I1.5

= M1.5

LDN M1.2

JMP 0

LD I0.4

= M0.4

LD M0.4

LPS

AN M0.1

AN Q0.0

AN Q0.3

AN Q0.4

= Q0.2

LPP

TON T37, 100

LD T37

= M0.1

LD I0.5

= M0.5

LD M0.5

LPS

AN M0.0

AN Q0.2

AN Q0.3

AN Q0.4

= Q0.0

LPP

TON T38, 100

LD T38

= M0.0

LD I0.6

= M0.6

LD M0.6

LPS

AN M0.3

AN Q0.3

AN Q0.0

AN Q0.2

= Q0.4

LPP

TON T39, 100

LD T39

= M0.3

LD I0.7

= M0.7

LD M0.7

LPS

AN M0.2

AN Q0.0

AN Q0.2

AN Q0.4

= Q0.3

LPP

TON T40, 100

LD T40

= M0.2

LD I1.0

O M1.0

AN M1.1

= M1.0

LD M1.0

= Q0.1

LD I1.1

= M1.1

LBL 0

LDN M1.3

JMP 1

LD I0.2

= M1.7

LD I0.0

= M2.0

LDN C4

A C8

O C5

AN M0.1

AN Q0.2

LPS

AN M0.0

= Q0.0

LPP

TON T39, 50

LD T39

= M0.0

LD C2

O Q0.1

AN M1.7

LPS

AN C1

= Q0.1

LPP

TON T37, 50

LD C3

AN M0.2

O C6

AN M1.7

LPS

AN M0.1

= Q0.2

LPP

TON T40, 50

LD T40

= M0.1

LD Q0.1

A C4

O Q0.3

O M0.2

AN M1.7

AN Q0.4

LPS

AN M0.2

= Q0.3

LPP

TON T41, 50

LD T41

= M0.2

LD M2.0

LD M1.7

LD Q0.4

ED

OLD

CTU C1, 6

LD C7

A C1

LPS

AN M0.3

= Q0.4

LPP

TON T42, 50

LD T42

= M0.3

LD M2.0

LD M1.7

LD Q0.4

ED

OLD

CTU C2, 2

LD M2.0

LD M1.7

LD Q0.4

ED

OLD

CTU C3, 3

LD M2.0

LD M1.7

LD Q0.4

ED

OLD

CTU C4, 4

LD M2.0

LD M1.7

LD Q0.4

ED

OLD

CTU C5, 5

LD M2.0

LD M1.7

LD Q0.4

ED

CTU C6, 7

LD M2.0

LD M1.7

LD Q0.4

ED

OLD

CTU C7, 8

LD M2.0

LD M1.7

LD Q0.4

ED

OLD

CTU C8, 1

LBL 1

LDN M1.4

JMP 2

LD I0.2

O M1.7

AN I0.0

= M1.7

LD I0.1

O M2.1

AN I0.0

= M2.1

LD I0.0

O M2.0

AN M1.7

= M2.0

LD M2.0

AN M0.1

AN Q0.2

LPS

AN M0.0

= Q0.0

LPP

TON T39, 50

LD T39

= M0.0

LD M0.0

O Q0.1

AN M1.7

LPS

AN T38

= Q0.1

LPP

TON T37, 50

LD T37

AN M0.2

O T38

AN M1.7

LPS

AN M0.1

= Q0.2

LPP

TON T40, 50

LD T40

= M0.1

LD Q0.1

A M0.1

O Q0.3

O M0.2

AN M1.7

AN Q0.4

LPS

AN M0.2

= Q0.3

LPP

TON T41, 50

LD T41

= M0.2

LD M0.0

LD T42

AN M2.1

O M1.7

CTU C1, 2

LD C1

TON T38, 30

LD M0.1

AN M1.7

A T38

LPS

AN M0.3

= Q0.4

LPP

TON T42, 50

LD T42

= M0.3

LBL 2

LDN M1.5

JMP 3

LD I0.1

= M2.1

LD I0.2

= M1.7

LD I0.0

O M2.0

AN M1.7

= M2.0

LD M2.0

AN M0.1

AN Q0.2

LPS

AN M0.0

= Q0.0

LPP

TON T39, 50

LD T39

= M0.0

LD M0.0

O Q0.1

AN M1.7

LPS

AN T38

= Q0.1

LPP

TON T37, 50

LD T37

AN M0.2

O T38

AN M1.7

LPS

AN M0.1

= Q0.2

LPP

TON T40, 50

LD T40

= M0.1

LD Q0.1

A M0.1

O Q0.3

O M0.2

AN M1.7

AN Q0.4

LPS

AN M0.2

= Q0.3

LPP

TON T41, 50

LD T41

= M0.2

LD M0.0

LD I0.0

O M1.7

AN M2.1

3.4機械手自動控制的梯形圖

CTU C1, 2

LD C1

TON T38, 30

LD M0.1

A T38

LPS

AN M0.3

= Q0.4

LPP

TON T42, 50

LD T42

= M0.3

LBL 3

END

4心得體會

這次的課設讓我充分認識到了機械手的重要工業用途,明白它的工作原理,對學過的理論知識有了更深刻和直觀的認識,也能夠更加熟練地運用相關軟件,現在能夠獨立地完成設計。本文設計的機械手控制程序,基本上反映了機械手的結構和使用功能,效果直觀,可操作性好;在該仿真上采用了PLC控制,基本上可應用于真實機械手中,因而在實踐中,可基本脫離現場環境,事先編制出符合要求的控制軟件,以達到提高實際調試的成功率,運行在不同的方式下,實現諸多操縱方式的模擬,克服了仿真軟件功能單一,僅以演示為目的的局限性,為教學和科研提供了較理想的實驗平臺,具有實用和推廣價值。

參 考 文 獻

[1]廖常初.S7-200 PLC編程及應用[M].北京:機械工業出版社,2013.8

[2]梅麗鳳.電氣控制與PLC應用技術[M].機械工業出版社,2012.3

[3]殷洪義.可編程序控制器選擇設計與維護[M].機械工業出版社,2006.1

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