PLC控制機(jī)械手程序設(shè)計(jì)論文

1、六安職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文題目系專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師起迄日期設(shè)計(jì)地點(diǎn)摘要PLC 在機(jī)械手控制上的應(yīng)用作了詳細(xì)闡述.關(guān)鍵詞:plc AbstractAlongwithsciencesantechnologyschangingwitheachneway,theautomaticity requestisgettinghigheranhigher,marketcompetitionintense,laborcostrise,formerlythe manualcontrolthetransportinganthestationaryconveyorbelttraitionthingmoeof

2、 transportprimarily,notonlytakesthespacenottobeeasytochangetheprouctionline structure, in aition nees the manpower monitor operation, increases the prouction cost,originaloriginalprouctionfeestheinstallmentnottobeabletosatisfycurrenthighlyautomatebyfar thenee.Reucesthelaborintensity,thesafeguarprouc

3、tionreliability,thesecurity,reuces theprouctioncost,reucestheenvironmentalpollution,toenhancetheprouctthequality antheeconomicefficiencyisthemajorissuewhichtheenterpriseproucesmustface.It integrates the automatic control technology, the Measurement Technique, the new sensor technology,thecomputerman

4、agementtechnologyinaboysintegrationofmachineryCarries on the centralism surveillance, the control supervisor fully using the computer technologytotheprouctionprocessanispersesthecontrol;Hasabsorbetheispersion-like control system an the common control systems merit fully, uses the stanarization,themo

5、ulation,thesystematizeesign,theispositionisnimble,the configurationisconvenient.ThisesignonPLC,inthemanipulatorcontrolleontoservethe etaileelaboration.key wor: plc programmable controllermanipulator第一章可編程控制PLCPLC自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller，PLC取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，PLCPLCPLC20%30%。隨著工廠

6、自動(dòng)化程度的PLCPLCPLC年全球PLC100PLCPLC PLCPLCCPU1，程序從起始步步序號(hào)為零起依次執(zhí)行到最終步通常為ENPLCPLC，1 PLC1K132PLCCPUPLCI/OPLC40% PLCCSPLCI/O8000I/OPLCPLC 由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。10PLCPLCPLCPLCPLCPLCPLC制器PLCPLC 實(shí)質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是根本一的。編編程器輸輸入中央處理單元出電CPU電路路電源圖 PLC 硬件的根本結(jié)構(gòu)圖1中央處理單元CPU中央處理單元CPUPLCPLCI/OPLCI/OI/OI

7、/O放器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停滯運(yùn)行為止。2存儲(chǔ)器PLC。PLCPLCPLCCPUPLCRAMI/O存儲(chǔ)區(qū)。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。它囊括監(jiān)EPROMPLCRAMRAMI/O存放器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址存放器、累加器等存儲(chǔ)區(qū)。AI/O 映象區(qū)PLCI/OI/OI/ObitI/Obit)I/OI/O I/OB系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)I/ORAMPLCPLCPLC 停滯運(yùn)行時(shí)，將這局部存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)全部置“零。用戶程序存儲(chǔ)區(qū)PLCPLCPLC，其存儲(chǔ)容量可根據(jù)用戶的需要而改變。I/OI/O220VAC110VAC24VC，電器隔離

8、和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型4-20mA,0-20mA、電壓型0-10V,0-5V,-10-10V等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。I/OI/O模塊。I/OI/O所能管理的根本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。3PLC 電源PLCPLCPLC，其電源的性能都是一樣的，均能關(guān)于PLC10%15%之間，因此可以直接PLC220V24V電源一般由用戶提供。功能上某些相似之處。PLC可編程序控制器有兩種根本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行RUN狀態(tài)與停滯STOP狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器經(jīng)過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出即時(shí)地

9、響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次， 而是反復(fù)不斷地反復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機(jī)或切換到 STOP 工作狀態(tài)。5CPU將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。STOP狀態(tài)時(shí)，只執(zhí)行以上的操作?？删幊绦蚩刂破鹛幱赗UN狀態(tài)時(shí)，還要完成另3入處理階段，可編程序控制器把一切外部輸入電路的接通/斷開(kāi)ON/OFF狀態(tài)讀入輸入存放器。外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，關(guān)于應(yīng)的輸入映像存放器為“1狀態(tài)，梯形圖關(guān)于應(yīng)的輸入映像存放器為“0狀態(tài)，梯形圖中關(guān)于應(yīng)的輸入繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)接通。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像存放器的狀態(tài) 也不會(huì)隨之而變，輸入信號(hào)

10、變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。0/10/1型圖某一輸出繼電器的線圈“通電時(shí)，關(guān)于應(yīng)的輸出映像存放器為“1狀態(tài)。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中關(guān)于應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。假設(shè)梯形圖中輸出繼電器線圈斷電關(guān)于應(yīng)的輸出映像存放器為“0狀態(tài)，在點(diǎn)斷開(kāi)，外部負(fù)載斷電，停滯工作。某一編程元件關(guān)于應(yīng)的映像存放器為“1狀ON，映像存放器為“0OFF。RUN1100ms。指令執(zhí)行所需的時(shí)間與用戶程序的長(zhǎng)短、指令CPU如下圖。第(N-1)第(N-1)個(gè)掃描周期N 個(gè)掃描周期第(N+1)個(gè)掃描周期輸出刷新輸入采樣用戶程序執(zhí)行輸出刷新輸

11、入采樣圖PLC的掃描運(yùn)行方式1輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次讀入一切的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它I/OI/O周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2用戶程序執(zhí)行階段CPURAM3輸出刷新階段I/OPLC(4)輸入/輸出滯后時(shí)間輸入/CPU10ms10ms1ms，負(fù)載10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間約為1ms。由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長(zhǎng)可到達(dá)兩個(gè)多掃描周期?？删幊绦蚩豰s，關(guān)于于一般的系統(tǒng)是無(wú)關(guān)緊要的。要求控制器或采取其他措施。PLCPLCPLCCPU148163264PLCI/OPLCI/OI/O輸入輸出模塊的選擇出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用本錢(qián)。考慮是否需要擴(kuò)展

12、機(jī)架或遠(yuǎn)程機(jī)架等。電源的選擇PLCPLCPLC220VACPLCPLC，關(guān)于輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。存儲(chǔ)器的選擇PLC256I/O8K冗余功能的選擇控制單元的冗余1重要的進(jìn)程單元：CPU囊括存儲(chǔ)器及電源均應(yīng) 1B1 冗余。2PLC2重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。I/O1控制回路的多點(diǎn) I/O 卡應(yīng)冗余配置。2重要檢測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn)I/O3根據(jù)需要關(guān)于重要的I/O23I/O第二章 機(jī)械手概況搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用簡(jiǎn)況在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)進(jìn)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效方法，程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工

13、中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要方法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一 步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。據(jù)資料介紹，美國(guó)生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75是小批生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的 5。從這里可看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。機(jī)械手可在空 間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變幻生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生 產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。國(guó)內(nèi)外機(jī)械工業(yè)、鐵路部門(mén)中機(jī)搬運(yùn)械手主要應(yīng)用于以下幾方面： 1.熱加工方面的應(yīng)用熱加工是高溫、危險(xiǎn)的笨重體力勞動(dòng)

14、，很久以來(lái)就要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。為了提高工作效率，和確保工人的人身平安，尤其關(guān)于于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機(jī)械手操作。冷加工方面的應(yīng)用冷加工方面機(jī)械手主要用于柴油機(jī)配件以及軸類、盤(pán)類和箱體類等零件單機(jī)加工時(shí)的上下料和刀具安裝等。進(jìn)而在程序控制、數(shù)字控制等機(jī)床上應(yīng)用， 成為設(shè)備的一個(gè)組成局部。最近更在加工生產(chǎn)線、自動(dòng)線上應(yīng)用，成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。拆修裝方面拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動(dòng)較多的部門(mén)之一，促進(jìn)了機(jī)械手的開(kāi)展。目前國(guó)內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門(mén)，已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動(dòng)缸、裝卸軸箱、組裝輪關(guān)于、去除石棉等，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了拆修裝

15、的效率。近年還研制了一種客車(chē)車(chē)內(nèi)噴漆通用機(jī)械手，可用以關(guān)于客車(chē)內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)噴漆，以改善勞動(dòng)條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來(lái)越多的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要因素。機(jī)械手的應(yīng)用意義在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用意義可以概括如下： 1.可以提高生產(chǎn)進(jìn)程的自動(dòng)化程度應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)本錢(qián)，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步子。噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場(chǎng)所中，用人 手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的

16、。而應(yīng)用機(jī)械手即可局部或全部代替人 平安地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動(dòng)條件。在一些動(dòng)作簡(jiǎn)單但又反復(fù) 作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以防止由于操作疲勞或疏忽 而造成的人身事故?？梢詼p少人力，便于有節(jié)奏地生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床和綜合加工自動(dòng)生產(chǎn)線上，目前簡(jiǎn)直都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是開(kāi)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。 1.3.3 機(jī)械手的開(kāi)展概況與開(kāi)展趨勢(shì)機(jī)械手的開(kāi)展概況專用機(jī)械手經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)展，如今已

17、進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和開(kāi)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。智能機(jī)器人涉及的知識(shí)內(nèi)容，不僅囊括一般的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等根底知識(shí)，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、無(wú)線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于開(kāi)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)的研究和開(kāi)展一直比擬活潑，設(shè)計(jì)在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大。40手。5060(Unimate)類型。6070 年代，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車(chē)車(chē)身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)線上，亦即是第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。80-90 年代，裝配機(jī)械手處

18、于鼎盛時(shí)期，尤其是日本。90林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、效勞業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng)用。90 年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速開(kāi)展，機(jī)械手技術(shù)也得到飛速的多元化開(kāi)展。總之，目前機(jī)械手的主要經(jīng)歷分為三代：改良的方向主要是將低本錢(qián)和提高精度；第二代機(jī)械手設(shè)有電子計(jì)算機(jī)控制 系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、想的能力。研究安裝各種傳感器，把 接受到的信息反映，使機(jī)械手具有感覺(jué)機(jī)能；第三代機(jī)械手能獨(dú)力完成工作 進(jìn)程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并且逐步開(kāi)展成為柔性 FMS(Flexible Manufacturing System) 和柔性制造單元 FM

19、C(Flexible Manufacturing Cell)機(jī)械手的開(kāi)展趨勢(shì)目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)開(kāi)展的需要。因此，國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大機(jī)械手應(yīng)用范圍，重點(diǎn)開(kāi)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地開(kāi)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典范的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求， 選用不用的典范部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，又便

20、于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。同時(shí)要提高精度，減少?zèng)_擊，定位精確，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大舉研究伺服型、記憶再現(xiàn)型， 以及具有觸覺(jué)、視覺(jué)等性能地機(jī)械手，并且考慮于計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)根本單元。在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，開(kāi)展較快。目前主要用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)中，它可依照事先制定的 作業(yè)程序完成規(guī)則的操作，但是還不具備任何傳感反映能力，不能應(yīng)付外界 國(guó)外機(jī)械手的開(kāi)展趨勢(shì)是大舉研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的 傳感能力，能反映外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍些偏差 時(shí)，即能更正，并且自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。視覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀即距離傳感器以及衛(wèi)星計(jì)算機(jī)