PLC機械手臂課程設(shè)計原稿

1、氣動機械手控制系統(tǒng)1 課程設(shè)計的任務(wù)與要求1.1 課程設(shè)計的任務(wù)1.熟悉三菱FX2N PLC的機構(gòu)及使用。2.掌握相關(guān)的PLC的編程操作并實現(xiàn)所要求的功能。3.具備PLC的硬件設(shè)計。4.熟悉PLC仿真軟件的操作和仿真。通過本次論文，進一步加強自己對機械手和PLC的認識，以及它們在生活中廣泛應(yīng)用。1.2 課程設(shè)計的要求氣動機械手動作示意圖如下圖所示，氣動機械手的功能是將工件從A點搬運到B點，控制要求為：（1）氣動機械手的升降和左右移動分別由不同的雙線圈電磁閥實現(xiàn)，電磁閥線圈失電時能保持原來的狀態(tài)，必須驅(qū)動反向的線圈才能反向運動；（2）上升、下降的電磁閥線圈分別為MB2、MB1；右行、左行的電磁閥

2、線圈為MB3、MB4；（3）機械手的夾鉗由單線圈電磁閥MB5來實現(xiàn)，線圈通電夾緊，斷電松開；（4）機械手的夾鉗的松開，夾緊通過延時2s實現(xiàn)；（5）機械手下降、上升、右行、左行的限位由行程開關(guān)BG1、BG2、BG3、BG4來實現(xiàn)。圖1 氣動機械手動作示意圖2氣動機械手控制系統(tǒng)設(shè)計方案制定本設(shè)計采用三菱系列PLC設(shè)計下圖為一個將工件由A處傳送到B處的機械手，上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。當(dāng)某個電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機械動作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機械手下降，即使線圈再斷電，仍保持現(xiàn)有的下降動作狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外，夾緊/放松由單線圈

3、二位電磁閥推動氣缸完成，線圈通電執(zhí)行夾緊動作，線圈斷電時執(zhí)行放松動作。設(shè)備裝有上、下限位開關(guān)和左、右限位開關(guān)，它的工作過程如圖所示，有八個動作，即為： 原位 下降 夾緊 上升 右移 左移 上升 放松 下降 圖2 機械手的動作周期3氣動機械手控制系統(tǒng)設(shè)計方案實施3.1氣動機械手控制系統(tǒng)電路元器件選擇為實現(xiàn)設(shè)計目的，本設(shè)計需用到兩臺三相電機，4個接觸器，4個繼電器。其中M1三相電機控制機械手臂的上下移動（KM1閉合M1電動機正轉(zhuǎn)，機械手臂下降；KM2閉合M1電動機反轉(zhuǎn)，機械手臂上升）；M2三相電機控制機械手臂的左右移動（KM3閉合M2電動機正轉(zhuǎn)，機械手臂右移；KM4閉合M2電動機反轉(zhuǎn)，機械手臂左移

4、）。三相電機由接觸器與繼電器控制，繼電器與PLC相接，受其控制。3.2氣動機械手控制系統(tǒng)電路圖1.主電路圖圖3 機械手臂的主電路圖2.設(shè)計接線圖圖4 機械手臂的接線原理圖3.3氣動機械手控制系統(tǒng)輸入輸出分配輸入SB1BG1BG2BG3BG4X000X002XOO3X004X001啟動下限開關(guān)上限開關(guān)右限開關(guān)左限開關(guān)輸出MB1MB5MB2MB3MB4Y0Y1Y2Y3Y4下移線圈夾緊線圈上移線圈右移線圈左移線圈表一 機械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表本設(shè)計為單步自動控制，其中X002X004分別為上限位開關(guān)，下限位開關(guān)，左限位開關(guān)與右限位開關(guān)；Y0輸出為M1三相電機的正轉(zhuǎn)（下降），Y2輸出為M1三相

5、電機的反轉(zhuǎn)（上升），Y3輸出為M2三相電機的正轉(zhuǎn)（右移），Y4輸出為M2三相電機的反轉(zhuǎn)（左移）。輸入公共端為高電平，輸出公共端為低電平.4氣動機械手控制系統(tǒng)設(shè)計的仿真實現(xiàn)4.1仿真軟件介紹GX Developer是三菱PLC的編程軟件。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語言程序設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。Gx DeveloperGX Developer特點：1.軟件的共通化 GX Developer能夠制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運動控制（S

6、CPU）,FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。2.利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)xcel,Word等作成的說明數(shù)據(jù)進行復(fù)制粘貼，并有效利用。2.能夠簡單設(shè)定和其他站點的鏈接 由于連接對象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設(shè)定。3.能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接(1)經(jīng)由串行通訊口。(2)經(jīng)由USB。(3)經(jīng)由MELSECNET/10(H)計算機插板。(4)經(jīng)由MELSECNET()計算機插板。4.豐富的調(diào)試功能(1)由于運用了梯形圖邏輯測試

7、功能，能夠更加簡單的進行調(diào)試作業(yè)。(a) 沒有必要再和可編程控制器連接。(b)沒有必要制作條使用的順序程序。(2)數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯誤況時，會顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的時間能夠大幅度縮短。4.2程序梯形圖及GX development軟件仿真X000為啟動按鈕，X007待機狀態(tài)線圈，X007通電則待機狀態(tài)指示燈點亮。X000按下前Y007長亮,按下后Y007斷電同時進入下一狀態(tài)，此時Y000(Y000下降線圈MB1)線圈通電,M1電機進入正轉(zhuǎn)運行狀態(tài),手臂下降,電機M1正轉(zhuǎn)，手臂下移，Y005（Y005為下降指示燈）通電，同時下降指示燈點亮。X002（X002為下限開關(guān)BG1），

8、手臂下移觸碰BG1，X002按下同時Y000與Y005線圈復(fù)位，機械手臂停止下移，程序進入下一狀態(tài)。通過步進指令S22按下，Y001（Y001為夾緊線圈MB5）線圈通電，執(zhí)行夾緊狀態(tài)，同時定時器開始計時兩秒鐘，到時自動進入下一狀態(tài).通過步進指令，S23按下，Y002（Y002為上升線圈MB2）線圈得電，電機M1反轉(zhuǎn)，手臂上升，Y006得電上升指示燈點亮。機械手臂上移觸碰上限開關(guān)BG2（X003為上限開關(guān)BG2），X003按下，線圈Y002與線圈Y006復(fù)位，機械手臂停止上移，上移指示燈同時熄滅，控制系統(tǒng)進入下一狀態(tài).通過步進指令，S25被按下，Y003(Y003為右移線圈MB3)線圈得電，電機

9、M2正轉(zhuǎn)，機械手臂右行，同時Y010得電右移指示燈亮.機械手臂右移觸碰右限行程開關(guān)BG3，X004(X004為右限開關(guān)BG3)按下，進入下一狀態(tài).通過步進指令，S27被按下，Y000(Y000為下移線圈MB1)線圈得電，M1電機正轉(zhuǎn)，機械手臂再次下降，同時Y011線圈得電下移指示燈亮。機械手臂下移觸碰行程開關(guān)BG1,X002（X002為下限開關(guān)BG1）被按下，此時線圈Y000與Y011復(fù)位，機械手臂停止下移，下移指示燈熄滅，控制系統(tǒng)進入下一狀態(tài).通過步進指令S29被按下，線圈Y001（Y001夾鉗線圈）線圈復(fù)位斷電，夾緊指示燈滅，工件放下，計時器T2開始計時二秒，到時自動進入下一狀態(tài).此時當(dāng)計

10、時器計時結(jié)束之后，S31被按下，Y002(Y002上移線圈MB2)線圈得電，電機M1反轉(zhuǎn)，機械手臂再次上升，同時Y010線圈再次得電，上移指示燈亮.機械手臂上移觸碰行程開關(guān)BG3,X003（X003為上限開關(guān)BG2）被按下，進入下一狀態(tài).通過步進指令使得S32被按下，線圈Y004與線圈Y006得電，Y004（Y004左移線圈MB3）線圈得電，電機M2得電反轉(zhuǎn)，機械手臂左移，同時Y006線圈得電，左移指示燈亮。機械手臂左移，觸碰左限行程開關(guān)BG4,(按鈕X001為BG4)X001被按下，線圈Y004及線圈Y006復(fù)位，停止左移，左移指示燈熄滅。線圈S0得電，機械手臂復(fù)位.仿真總結(jié)：PLC編程之中

11、，主要運用步進指令，借助計時器實現(xiàn)線圈Y0(Y0為MB1下移線圈)、Y1(Y1為夾緊線圈MB5)、Y2(Y2為MB2上移線圈)、Y3(Y3為MB3右移線圈)、Y4(Y4為MB4左移線圈)依次的按要求通斷。機械手臂左移右移上移下移四個線圈分別連著四個繼電器，當(dāng)線圈得電，相應(yīng)的繼電器會產(chǎn)生預(yù)期的動作，使對應(yīng)的接觸器線圈得電，接觸器觸點閉合，繼而控制兩個交流電機M1、M2的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機械手臂的移動要求。心得體會通過此次設(shè)計，一方面讓我認識到自己的不足，發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)中的錯誤之處；另一方面又積累豐富的知識，吸取別人好的方法和經(jīng)驗，增強對復(fù)雜問題的解決能力，摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作和

12、學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。經(jīng)過這次的努力，使我順利的完成了此次課程設(shè)計。該設(shè)計既是對所學(xué)知識的總結(jié)，又是自己知識的擴展，大大加深了對PLC課程的了解。課程設(shè)計中既動腦、又動手，是一個理論與實際結(jié)合的過程。僅僅有理論是不夠的，更重要的是實際的，是我們所設(shè)計的實物，使其具有設(shè)計合理，經(jīng)濟實用的優(yōu)點。這就需要我們考慮問題是要仔細、周密，不能有絲毫的大意。對設(shè)計方案的優(yōu)越化，需要我們綜合各方面的因素考慮，尤其是實際。鑒于本人所學(xué)知識有限，經(jīng)驗不足，又是初次研究這種復(fù)雜的設(shè)計，在此過程中難免存在一些錯誤和不足之處，懇請各位老師給予批評和指正?？删幊炭刂破髡n程設(shè)計是課程當(dāng)中一個重要環(huán)節(jié)，通過了此次課程設(shè)計使我們

13、對PLC設(shè)計過程有進一步了解，對PLC產(chǎn)品的有關(guān)的控制知識有了深刻的認識。因為理論知識學(xué)的不牢固，在設(shè)計遇到了不少問題，通過理論與實際的結(jié)合，進一步提高觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。運用學(xué)習(xí)成果，把理論運用于實際，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。通過此次設(shè)計過程，鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用可編程控制器設(shè)計課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作過程打下基礎(chǔ)。參考文獻1機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版） 楊克楨 程光蘊 李仲生2 E.H.尤列維奇等著.劉興良等譯.機器人和機械手控制系統(tǒng).北京：新時代出版社，1986.3 加騰一郎. 機械手圖冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979.4機械制圖 錢可強 何銘新5機械設(shè)計 邱宣懷 等編著6 蔣少茵.機械手模型與設(shè)計J.華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1998,(04).7 李明. 單臂回轉(zhuǎn)式機械手設(shè)計J