PLC控制的機(jī)械手

1、第1章 概 述11 PLC的簡(jiǎn)要介紹由于1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司提出取代繼電器控制裝置的要求，美國(guó)設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器PDP14，在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱(chēng)Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。 1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP-14。 1971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-8。1973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)PLC。 1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)PLC。 20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的

2、工業(yè)控制裝置。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程邏輯控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程邏輯控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性?xún)r(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)

3、接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 12 機(jī)械手的簡(jiǎn)要介紹機(jī)械手是模仿人的手部動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和操作的自動(dòng)裝置。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，機(jī)械手雖然目前還不如然手那樣靈活，但它具有不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此獲得日益廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域

4、內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。通過(guò)對(duì)專(zhuān)科三年的所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，對(duì)工業(yè)機(jī)械手各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能的論述和分析，設(shè)計(jì)了一種機(jī)械手通過(guò)PLC系統(tǒng)來(lái)編寫(xiě)程序控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡。第2章 PLC控制機(jī)械手設(shè)計(jì)方案21機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求1、機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程如圖2-1所示：機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程如圖1所示。從原點(diǎn)開(kāi)始，按下啟動(dòng)按鈕，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降；下降到位時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，停止下降。同

5、時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到位時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，停止上升。同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。右移到位時(shí)，碰到右限位開(kāi)關(guān)，右移電磁閥斷電，停止右移。同時(shí)下降電磁閥通電，機(jī)械手下降，下降到位時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，停止下降。同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到位時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，停止上升。同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到位時(shí)，碰到左限位開(kāi)關(guān)，左移電磁閥斷電，停止左移。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)8步完成了一個(gè)周期的動(dòng)作。2、要求有四種工作方式；手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)。3、連續(xù)

6、時(shí)，循環(huán)5次結(jié)束，聲光間斷報(bào)警5秒。圖2-1 機(jī)械手傳送工件系統(tǒng)示意圖22 PLC的選型根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，我選擇了CPU22X系列中的CPU226這一型號(hào)，它能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用問(wèn)題，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品。完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)CPU226的特點(diǎn)如下：l 24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。l 可連接7個(gè)擴(kuò)展模板單元，最大可擴(kuò)展至248個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O。l 13KB的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)空間。l 6個(gè)獨(dú)立的30KHz的高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHz的高速脈沖輸出。l 具有PID控制器。l 2個(gè)RS-485通信/編程器。l 具有多點(diǎn)接

7、口MPI通信協(xié)議。l 具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口PPI通信協(xié)議。l 具有自由通信口。l I/O端子排可以很容易地整體拆卸。機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。1） 手動(dòng)操作方式手動(dòng)操作方式是用按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。例如，當(dāng)選擇上/下運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別由上升/下降按鈕控制。當(dāng)選擇左/右運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別由左移/右移按鈕控制。當(dāng)選擇夾緊/放松運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別由夾緊/放松按鈕控制。2） 自動(dòng)操作方式步進(jìn)操作：每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。連續(xù)操作：機(jī)械

8、手從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期循環(huán)，在工作過(guò)程中，若按停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成此周期的動(dòng)作，回到原地后自動(dòng)停止。23 輸入和輸出點(diǎn)分配表及原理接線圖表2-1 機(jī)械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表 輸入量輸出量地址作用符號(hào)地址作用符號(hào)I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0手動(dòng)單步單周期連續(xù)回原點(diǎn)上限位下限位左限位右限位上行下行左行右行吸工件放工件啟動(dòng) 停止HKHKHKHKHKSQ1SQ2SQ3SQ4SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8Q0.0Q0.1Q

9、0.2Q0.3Q0.4Q0.5 Q0.6、上升下降左行右行夾緊聲報(bào)警光報(bào)警KM1KM2KM3KM4KM5HAHL機(jī)械手原理接線圖如2-2所示：圖2-2 原理接線圖回原點(diǎn)順序功能圖如2-3所示圖2-3回原點(diǎn)順序功能圖24 機(jī)械手傳送工件PLC梯形圖手動(dòng)：回原點(diǎn)：原點(diǎn)條件：?jiǎn)尾睫D(zhuǎn)換：?jiǎn)⒈Ｍ＃撼跏蓟簷C(jī)械手下降：機(jī)械手吸工件：機(jī)械手上升：機(jī)械手右行：機(jī)械手下降：機(jī)械手放工件：機(jī)械手上升：機(jī)械手左行：計(jì)數(shù)器加1：聲光間斷報(bào)警5秒：復(fù)位夾緊：機(jī)械手上升：機(jī)械手下降： 機(jī)械手左行： 機(jī)械手右行：2.5機(jī)械手傳送工件PLC指令手動(dòng)：LD I0.0LPSA I1.5S Q0.4, 1LRDA I1.6R Q0

10、.4, 1LRDA I1.1AN I0.5AN M3.1= M3.0LRDA I1.2AN I0.6AN M3.0= M3.1LRDA I1.3AN I0.7A I0.5AN M3.3= M3.2LPPA I1.4AN I1.0A I0.5AN M3.2= M3.3回原點(diǎn)：LD I0.4A I1.7O M1.3AN M1.4= M1.3AN M0.4= M0.3機(jī)械手右行：LD M0.3A I0.5A M1.6O M0.4AN M0.5= M0.4機(jī)械手下降：LD M0.4A I1.0A M1.6O M0.5AN M0.6= M0.5機(jī)械手放工件：LD M0.5A I0.6A M1.6O M0

11、.6AN M0.7= M0.6TON T38, 10機(jī)械手上升：LD M0.6A T38A M1.6O M0.7AN M1.0= M0.7機(jī)械手左行：LD M0.7A I0.5A M1.6O M1.0= M1.0LD M1.0A I0.7A M1.6O M1.1AN M0.0R Q0.1, 1LD M1.3A I0.5O M1.4AN M1.5= M1.4R Q0.3, 1LD M1.4A I0.7O M1.5AN M0.0= M1.5原點(diǎn)條件：LD I0.7A I0.5AN Q0.4= M5.0單步轉(zhuǎn)換：LD I1.7A I0.1EUON I0.1= M1.6LD I0.1O I0.2O I

12、0.3EU= M2.0啟保停：LD I1.7A I0.3O M2.1AN I2.0= M2.1初始化：LD M1.1AN M0.1AN M1.2= M1.1計(jì)數(shù)器加1：LD M1.1LD M0.0CTU C1, 5聲光間斷報(bào)警5秒：LD M1.1A M2.1A C1A M1.6O M1.2AN M0.0= M1.2TON T39, 50A SM0.5= Q0.5= Q0.6復(fù)位夾緊：LD M1.5O M0.6R Q0.4, 1機(jī)械手上升：LD M1.3O M0.3O M0.7O M3.0= Q0.0機(jī)械手下降：LD M0.1O M0.5O M3.1= Q0.1機(jī)械手左行：LD M1.4O M1

13、.0O M3.2= Q0.2機(jī)械手右行：LD M3.3O M0.4= Q0.3AN M2.1LD M1.2A T39OLDO SM0.1O M2.0O M0.0AN I0.4AN M0.1= M0.0機(jī)械手下降：LD M0.0A I1.7A M5.0LD M1.1A M2.1AN C1OLDA M1.6O M0.1AN M0.2= M0.1機(jī)械手吸工件：LD M0.1A I0.6A M1.6O M0.2AN M0.3= M0.2S Q0.4, 1TON T37, 10機(jī)械手上升：LD M0.2A T37A M1.6O M0.3第3章 總 結(jié)通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)電子的發(fā)展方向，使自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。課程設(shè)計(jì)是我作為一名學(xué)生應(yīng)該完成的作業(yè)，他既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開(kāi)端，是我對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。在做課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，同時(shí)也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師張老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我的幫助。在設(shè)