機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

《PLC技術(shù)與工程應(yīng)用》課程設(shè)計任務(wù)書 課題名稱： 機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級： 電氣自動化技術(shù)102班 姓名： 學(xué)號： 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校自動控制系《PLC技術(shù)與工程應(yīng)用》課程設(shè)計任務(wù)書機(jī)械手控制-PAGE9-1、概述機(jī)械手是工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的自動化設(shè)備，它具有工件的自動取拿、移動和輸送功能。機(jī)械手機(jī)構(gòu)控制涉及了PLC、傳感器、電機(jī)驅(qū)動等技術(shù)。機(jī)械手實驗設(shè)備如圖1所示。該設(shè)備可以實現(xiàn)手臂的左右擺動、伸出與退回、上下移動、機(jī)械手指的夾緊與張開等四自由度動作。圖1.機(jī)械手實驗設(shè)備1.1輸出驅(qū)動單元該設(shè)備四自由度動作由四臺直流電動機(jī)驅(qū)動，每臺電動機(jī)可進(jìn)行正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。左右擺動由齒輪組嚙合實現(xiàn)減速傳動；伸出與退回、上下移動由直流減速電機(jī)驅(qū)動絲杠--螺母結(jié)構(gòu)完成；機(jī)械手指的夾緊與張開由直流減速電機(jī)驅(qū)動連桿結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。該設(shè)備共有8個動作，由控制器輸出信號驅(qū)動。1.2輸入檢測單元每個自由度運(yùn)行極限位置設(shè)置了兩個行程開關(guān)，用于判斷當(dāng)前動作是否到位。該設(shè)備共有8個行程開關(guān)作為控制器的輸入信號。2、輸入輸出接口電路介紹 機(jī)械手實驗設(shè)備既是所謂控制對象，對于一般工業(yè)控制，其控制核心使用可編程控制器(PLC)。設(shè)計輸入輸出接口電路(如圖2所示)的目的是為解決機(jī)械手設(shè)備輸出驅(qū)動單元、輸入檢測單元與PLC之間的信號接口問題。圖中上層電路板是驅(qū)動電路板，下層電路板左側(cè)是輸入接口電路板，右側(cè)是輸出接口電路板。圖2.輸入輸出接口電路板2.1輸入接口電路板輸入接口電路板原理圖如圖3所示，其功能是將設(shè)備上行程開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電平信號(邏輯1：24VDC；邏輯0：0VDC)。板上設(shè)有光電隔離電路，將內(nèi)外電源隔離，以保護(hù)設(shè)備安全。圖3.輸入接口電路板電氣原理圖 本設(shè)備8個輸入信號，對應(yīng)輸入接口電路板的8根輸入信號線。各信號線對應(yīng)的行程開關(guān)如表1所示。表1.輸入信號線與行程開關(guān)對應(yīng)關(guān)系表輸入信號線序號(自左到右)對應(yīng)行程開關(guān)備注1左轉(zhuǎn)到位I0.32右轉(zhuǎn)到位I0.43退回到位I0.54伸出到位I0.65上移到位I0.76下移到位I1.07手指張開到位I1.18手指夾緊到位I1.22.2輸出接口輸出接口(如圖4所示)由兩塊電路板構(gòu)成：驅(qū)動電路板和輸出接口電路板。它們的功能是將PLC輸出的控制信號用于驅(qū)動繼電器動作，從而控制電動機(jī)正向或反向運(yùn)行。輸出接口電路板上也設(shè)有光電隔離電路，可將內(nèi)外電源隔離。左圖為驅(qū)動電路板電氣原理圖，繼電器A吸合、B釋放，對應(yīng)的電機(jī)正轉(zhuǎn)；繼電器A釋放、B吸合，對應(yīng)的電機(jī)反轉(zhuǎn)；繼電器A、B同時釋放，電機(jī)停止運(yùn)行；不允許二者都吸合。右圖為輸出接口電路板電氣原理圖，當(dāng)PLC輸出的某路控制信號有效時，對應(yīng)的輸出信號有效，從而可以使得對應(yīng)的繼電器吸合。圖4.輸出接口電路電氣原理圖(左圖為驅(qū)動電路板，右圖為輸出接口電路板)本設(shè)備有8個輸出控制信號，對應(yīng)輸出接口電路板的8根輸出信號線。各輸出信號線對應(yīng)的電動機(jī)動作關(guān)系如表2所示。表2.輸出信號線與電動機(jī)動作對應(yīng)關(guān)系表輸出信號線序號(自左到右)對應(yīng)電動機(jī)備注1擺動電機(jī)左轉(zhuǎn)Q0.02擺動電機(jī)右轉(zhuǎn)Q0.13水平電機(jī)伸出Q0.24水平電機(jī)退回Q0.35垂直電機(jī)上移Q0.46垂直電機(jī)下移Q0.57手指電機(jī)張開Q0.68手指電機(jī)夾緊Q0.7

3、電氣原理圖控制流程圖組態(tài)控制5.1創(chuàng)建系統(tǒng)畫面5.2I/O口設(shè)備組態(tài)，建立組態(tài)與PLC的設(shè)備連接5.3通過使用開發(fā)系統(tǒng)中工具箱的工具畫出機(jī)械手控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面5.4定義立體車庫的動畫連接輸入輸出I/O表輸入狀態(tài)輸入點(diǎn)啟動I0.0停止I0.1復(fù)位I0.2左轉(zhuǎn)到位I0.3右轉(zhuǎn)到位I0.4退回到位I0.5伸出到位I0.6上移到位I0.7下移到位I1.0手指張開到位I1.1手指夾緊到位I1.2輸出狀態(tài)輸出點(diǎn)擺動電機(jī)左轉(zhuǎn)Q0.0擺動電機(jī)右轉(zhuǎn)Q0.1水平電機(jī)伸出Q0.2水平電機(jī)退回Q0.3垂直電機(jī)上移Q0.4垂直電機(jī)下移Q0.5手指電機(jī)張開Q0.6手指電機(jī)夾緊Q0.7輸入I/O點(diǎn)輸出I/O點(diǎn)參考文獻(xiàn)[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，2007[2]西門子(中國)有限公司.S7-200可編程控