機械手說明書

電氣控制與PLC課程設計說明書題目機械手控制院系機械工程學院專業(yè)機械工程及自動化(電梯工程)班級0722112學號072211221學生姓名孫奇指導教師胡朝斌、易風機械工程學院2014年6月目錄一、緒論…………..3二、機械手的工作原理……………………42.1機械手的概述……………………..42.2機械手的工作原理………………5三、機械手的工作流程圖.....................................................7四、輸入和輸出點分配圖及原理接線圖…………8五、元器件選型清單……….10六、控制程序…………………..146.1初始化流程圖設計……………..146.2手動操作梯形圖………………….156.3回原點方式順序功能圖………166.4自動方式順序功能圖………….176.5PLC總程序梯形圖……………….18七、總結……………23參考文獻……………24緒論1.1可編程序控制器的應用和開展概況可編程序控制器〔programmablecontroller〕，現(xiàn)在一般簡稱為PLC〔programmablelogiccontroller〕，它是以微處理器為根底，綜合了計算機技術、半導體集成技術、自動控制技術、數(shù)字技術、通信網(wǎng)絡技開展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。以其顯著的優(yōu)點在冶金、化工、交通、電力等領域獲得了廣泛的應用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。1.2PLC的應用概況PLC的應用領域非常廣，并在迅速擴大，對于而今的PLC幾乎可以說但凡需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC，尤其近幾年來PLC的性價比不斷提高已被廣泛應用在冶金、機械、石油、化工、輕功、電力等各行業(yè)。按PLC的控制類型，其應用大致可分為以下幾個方面。〔1〕用于邏輯控制這是PLC最根本，也是最廣泛的應用方面。用PLC取代繼電器控制和順序控制器控制。例如機床的電氣控制、包裝機械的控制、自動電梯控制等?！?〕用于模擬量控制PLC通過模擬量I/O模塊，可實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間轉換，并對模擬量控制?！?〕用于機械加工中的數(shù)字控制現(xiàn)代PLC具有很強的數(shù)據(jù)處理功能，它可以與機械加工中的數(shù)字控制〔NC〕及計算機控制〔CNC〕緊密結合，實現(xiàn)數(shù)字控制。〔4〕用于工業(yè)機器人控制〔5〕用于多層分布式控制系統(tǒng)高功能的PLC具有較強的通信聯(lián)通能力，可實現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與遠程I/O之間、PLC與上位機之間的通信。從而形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動化網(wǎng)絡。1.3PLC概況及在機械手中的應用〔1〕可靠性高、抗干擾能力強〔2〕控制系統(tǒng)構成簡單、通用性強由于PLC是采用軟件編程來實現(xiàn)控制功能，對同一控制對象，當控制要求改變需改變控制系統(tǒng)的功能時，不必改變PLC的硬件設備，只需相應改變軟件程序?！?〕編程簡單、使用、維護方便〔4〕組合方便、功能強、應用范圍廣PLC既可用于開關量的控制又可用于模擬量的控制；既可用單片機控制，又可用于組成多級控制系統(tǒng)；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復雜系統(tǒng)。因此，PLC應用范圍很廣?！?〕體積小、重量輕、功耗低PLC采用了半導體集成電路，外形尺寸很小，重量輕，同時功耗也很低，空載功耗約1.2KW。機械手通常應用于動作復雜的場合來代替人的反復的操作，從而節(jié)省人的勞動，普通繼電器由于其體積和接口等各方面限制，經(jīng)常被應用于動作簡單的電氣及流水線控制，而PLC以其可靠性高、抗干擾能力強;控制系統(tǒng)構成簡單、通用性強;編程簡單、使用、維護方便;組合方便、功能強、應用范圍廣;體積小、重量輕、功耗低等有點被廣泛應用于類似機械手的控制動作復雜的場合，本設計正是以PLC控制為根底從而實現(xiàn)機械手的各種動。機械手的工作原理2.1機械手的概述機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中開展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術領域內(nèi)迅速開展起來的一門新興技術，它更加促進了機械手的開展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用，例如：〔1〕機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍?！?〕在裝配作業(yè)中應用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它可以用來組裝零部件?！?〕可在勞動條件差，單調(diào)重復易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。〔4〕在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等?！?〕宇宙及海洋的開發(fā)?！?〕軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和試驗。2.2機械手的工作原理機械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。圖1機械手傳送示意及操作面板控制器如圖1所示機械手能實現(xiàn)手動、回復位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。手開工作方式時，用各按鈕的點動實現(xiàn)相應的動作；回復位工作方式時，按下“回復位”按鈕，那么機械手自動返回原位；單步工作方式時，每按一次起動按鈕機械手向前執(zhí)行一步；選擇單周期工作方式時，每按一次起動按鈕，機械手只運行一個周期就停下；連續(xù)工作方式時，機械手向前執(zhí)行一步；只要按下起動按鈕，機械手就會連續(xù)循環(huán)動作，直到按下停止按鈕，機械手才會最后運行到原位并停下；而在傳送工件的過程中，機械手必須升到最高位置才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時碰到其它工件。圖2機械手傳送示意及操作動作示意圖圖3機械手傳送示意及操作動作執(zhí)行圖如圖2，3、其功能是將工件從A移送到B處。氣動機械手的升降和左右移動分別使用了雙線圈的電磁閥，在某方向的驅(qū)動線圈失電時能保持在原位，必須驅(qū)動反方向的線圈才能反向運動。上升、下降對應的電磁閥線圈分別是YV2、YV1，右行、左行對應的電磁閥線圈分別是YV3、YV4。機械手的夾鉗使用單線圈電磁閥YV5，線圈通電時夾緊工件，斷電時松開工件。通過設置限位開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分別對機械手的下降、上升、右行、左行進行限位，而夾鉗不帶限位開關，它是通過延時1.7s來表示夾緊、松開動作的完成的。機械手的工作流程圖輸入和輸出點分配圖及原理接線圖輸入輸出輸入繼電器電路元件作用輸出繼電器電路元件作用X0FR過載保護Y0KM1下降X1SQ1下限位Y1KM2夾緊松開X2SQ2上限位Y2KM3上升X3SQ3右移限位Y3KM4右移X4SQ4左移限位Y4KM5左移X5SB1上升X6SB2左移X7SB3放松X10SB4下降X11SB5右移X12SB6夾緊X20SA手動X21回原點X22單步運行X23單周期運行X24自動運行X25SB7回原點起動X26SB8自動起動X27SB9停止表1機械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表圖4機械手控制的輸入/輸出接線圖元器件選型及清單氣爪選平行型:因為物體重1kg，所以由表3.1得氣爪內(nèi)徑40mm，夾爪為標準型，所以氣爪型號為：HFZ40〔亞德客〕〔2〕氣缸1〔上下移動〕選擇選用雙軸氣缸使氣缸具有較好的抗彎曲及抗扭轉性能，可承受較大的欲動負載和側向負載氣爪與工件總重不超過2kg由表3.2得內(nèi)徑32mm行程選200mm因為需安裝電磁傳感器所以選用帶磁石的所以選擇型號為TN-32*200-S〔亞德客〕的氣缸作為氣缸1?！?〕氣缸2〔左右移動〕選擇因為左右距離500mm，所以只能選擇單軸的。由于行程為500mm，考慮剛度要求內(nèi)徑選較大的，由表3.3得選內(nèi)徑63mm的氣缸。因為需安裝電磁傳感器，所以選用帶磁石的。密封材料選NBR，固定形式為LB所以氣缸1的型號為：SC-63*500-S-LB〔亞德客〕元器件清單元件型號三菱PLCFX2-48MR氣缸1〔上下移動〕TN-32*200-S(亞德客)氣缸2〔左右移動〕Sc-50*500-S-H-LB(亞德客)氣爪HFZ-40(亞德客)電磁閥3V32010AI(亞德客)組合開關HZ10-25/3交流接觸器CJ10-20，線圈電壓380V熱繼電器JR16-20/3，整定電流8.8A熔斷器R16-15/4A三聯(lián)按鈕LA4-3H接線端子排JX2-1015，500V〔10A，15節(jié)〕傳感器開關類型安裝位置輸入代碼電磁開關氣缸1X16電磁開關氣缸1X17電磁開關氣缸2X20電磁開關氣缸2X21接近開關傳輸帶1X22接近開關傳輸帶2X23接近開關氣爪X24控制程序6.1初始化流程圖設計機械手處于原位時把M8044置ON，以便給自動程序初始步向下一步轉換提供必要條件，在梯形圖中要用M8000運行監(jiān)視特殊輔助繼電器作為IST的執(zhí)行條件。IST的源文件取X20，就意味著X20-X27共8個輸入繼電器具有了PLC外部接線的功能，因此IST指令中指定的自動操作用到的最低元件號為S20，根據(jù)一個周期8步，又指定了自動操作用到的最高元件號為S27，初始化流程圖如下圖6.2手動操作梯形圖手動操作方式由于不需要任何復雜的順序控制，可以用常規(guī)繼電器順序方式來設計梯形圖。“手動操作時”按下放松按鈕時，機械手卡抓松開，當松開放松按鈕時，機械手卡爪在液壓缸作用下自動加緊并保持；按下上升按鈕，上升輸出Y002保持接通；按下下降按鈕，Y000保持接通；在上限位按下右行按鈕，右行輸出Y003接通，至行程開關SQ3閉合。手動操作梯形圖設置有互鎖，只有在小車處于左限位〔即X004閉合〕或右限位〔即X003閉合〕時機械手的上升下降動作才能進行，只有當機械手處于下限位〔即X001接通〕機械手的加緊放松動作才可以手動控制；為了平安，同一個電動機的正反轉線圈不能同時接通，設計中設計了自鎖開關，防止線圈同時接通造成的短路。6.3回原點方式順序功能圖在“返回原位”狀態(tài)下，“夾緊”與“下降”動作應被停止，上限位未動作時，應進行“上升”；上限位動作時，“右行”動作應停止，并左行至左限位位置。6.4自動方式順序功能圖自動程序包括了單步、單周期、自動三種工作方式。機械手的夾緊與松開是由Y1的ON與OFF實現(xiàn)的，在機械手夾緊后的上升、右移和下降過程中必須一直保持夾緊的狀態(tài)，所以S21步夾緊用的是置位指令。如果S21步僅僅驅(qū)動Y1的置位指令而用Y1的常開觸點作為轉換條件，那么