坐式机械手设计.docx
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坐式机械手设计
电子信息工程学院
电气控制与PLC控制技术
课程设计
题目:
坐标式机械手的控制
专业:
电气自动化技术
班级:
09电气
(1)班
姓名:
孙刘豪
学号:
2009301020103
成绩:
指导教师:
刘冬梅
2011年6月7日至2011年6月17日
设计六坐标式机械手的PLC控制
1.坐标式机械手的动作原理图
2.控制要求将物体从位置A搬到位置B
(1)动作顺序:
机械手从原点位置起始下移到处下限位—从A处下限位--从A处加紧手物体后上升至上限位--右移至右限位--机械手下降至B处下限位--将物体放置在B处后--上升至上限位--左移至左限位(原点)为一个循环。
3上限,A、B下限、左限、右限分别由限位开关控制;机械手设立启动和停止开关。
4机械手夹紧或松开的工作状态以及达到每一个工位时,均应有状态显示。
5机械手的夹紧和放松动作均应有1秒延时,然后上升,机械手每到达一个位置均有0.5秒的停顿延时,然后进行下一个动作。
6若械手停止时不在原点位置,可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移使之回到原点。
7要求循环120次后自动停止工作并警铃报警。
摘要
机械手的积极作用正日益为人们所认识,其一,它能部分地代替人的劳动并
能达到生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。
因为,它能大大地改善工人的劳动条件,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因此,受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合,应用得更为广泛。
在我国,近代几年来也有较快的发展,并取得一定的成果,受到各工业部门的重视。
在生产过程中,经常要对流水线上的产品进行分捡,本课题拟开发物料搬运机械手,采用的德国西门子S7-200系列PLC,对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。
用于分捡大小球的机械装置。
我们利用可编程技术,结合相应的硬件装置,控制机械手完成各种动作。
关键词:
机械手、PLC
目录
一、可编程控制器(PLC)简介……………………………………………………………………..5
二、机械手的工作方式………………………………………………………………………………..…6
2.1.机械手传送工件系统示意图……………………………………………………………………….6
2.2.操作要求………………………………………………………………………………………………………6
三、输入和输出点分配表及原理接线图………………………………………………………..7
四、机械手操作步骤级现象……………………………………………………………………………7:
五、梯形图………………………………………………………………………………………………………8
六、总结…………………………………………………………………………………………………………10
七、参考文献………………………………………………………………………………………………….10
1.可编程控制器(PLC)简介:
可编程控制器PLC可编程序控制器:
英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器,是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的是模块化结构,主要模块有可编程序控制器、编程器模块,九种实验模块,按钮、开关输入模块和继电器输出模块,以及四层电梯模型。
该装置可以完成各种指令系统训练以及多种控制对象的程序设计训练。
PLC是一种可编程的数字逻辑控制设备,早期用于开关量的逻辑控制,多用作控制电动机正反转和电磁阀的开关动作,从而控制机械设备的运转。
只要合理分配输入、输出点,根据控制要求设计梯形图,采用基本指令和步进指令就可达到控制目标。
随着控制要求的不断提高,许多PLC生产厂家进一步优化和完善PLC的功能,增加了功能指令,大大拓宽了PLC的应用范围,使PLC在某种程序上可以代替控制器和计算机的协同工作系统,为工业生产和民用控制设计提供方便。
PLC的具有可靠性高、功能性强和编程简单等优点,所以深受设计人员的喜爱。
PLC就如同一部计算机与继电器控制设备相结合的新型高性能控制装置。
PLC的基本单元包括中央控制器(CPU)、存储器、输入单元和输出单元。
除了基本单元,PLC还可以追加许多扩展模块,从而增强其功能和性能。
PLC就物理结构来说有丰富的输入输出端,而从PLC的逻辑结构来看,内部有许多软元件,如输入输出继电器、辅助继电器、状态器、计数器、计时器和数据寄存器及器件所对应的常开常闭接点,方便对车辆进出、停放、计数、计时的信号输入和车辆停放数量、位置的显示。
大多数PLC的编程方式都有梯形图编程、指令表编程和顺序功能图(SFC)编程,特别是梯形图编程方式,直观易懂。
除了运用基本指令可以完成大量工作,功能指令的扩展更为系统开发、调试和维护带来许多便利,本文以梯形图编程方式设计停车场管理系统,无论从设计到功能分析都是极为方便的
2机械手的工作方式
机械手电气控制系统,除了有多工步特点之外,还要求有连续控制和手动控制等操作方式。
工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。
当旋钮打向回原点时,系统自动地回到左上角位置待命。
当旋钮打向自动时,系统自动完成各工步操作,且循环动作。
当旋钮打向手动时,每一工步都要按下该工步按钮才能实现。
以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。
2.1.机械手传送工件系统示意图,如图1所示。
图1
2.2.操作要求
气动机械手的动作示意图如图1所示,气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。
控制要求为:
1、气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现,电磁阀线圈失电时能保持原来的状态,必须驱动反向的线圈才能反向运动;
2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV2、YV1;右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4;
3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现,线圈通电时夹紧工件,线圈断电时松开工件;
4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1.7S实现;
5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现;
3.输入和输出点分配表及原理接线图
表1机械手传送系统输入和输出点分配表
名称
代号
输入
名称
代号
输出
启动
SB1
X0
电磁阀下降
YV1
Y0
下限行程
SQ1
X1
电磁阀夹紧
YV2
Y1
上限行程
SQ2
X2
电磁阀上升
YV3
Y2
右限行程
SQ3
X3
电磁阀右行
YV4
Y3
左限行程
SQ4
X4
电磁阀左行
YV5
Y4
停止
SB2
X5
原点指示
Hl
Y5
手动上升
X6
警铃
Y6
手动左移
X7
4.机械手操作步骤级现象:
1将编写好的程序输入计算机软件里面。
、
2根据PLC端子接线图在机械手动作的模拟面板和PLC主机用线连接。
3打开PLC主机开关再将面板上的开关X2、X4打开,X1、X3关闭,看到原位指示灯亮。
4按下启动按钮,原位指示灯灭,下降电磁阀灯亮,关闭上升限位开关X2。
5打开下降限位开关SQ1夹紧A物体夹紧电磁阀灯亮过一秒上升电磁阀灯也亮,关闭下降限位开关SQ1。
6打开上限位开关X2,,右行电磁阀灯亮,关闭左限位开关。
7打开右限位开关X3,左行电磁阀灯灭,下行电磁阀灯亮,关闭上升限位开关X2。
8打开下行限位开关SQ1,夹紧电磁阀灯灭,上升电磁阀灯亮,关闭下降限位开关。
9打开上升限位开关X2,上升电磁阀灯灭,左行电磁阀灯亮,关闭右行开关。
10机械手复位,重新开始一个操作周期完成。
11重复周期120次警铃y6亮。
75.梯形图
6.总结
短短一个多月的毕业设计就要告一段落,纵观整个设计过程,可以说在这一过程中我的收获很大,充分认识到自己的薄弱环节,通过理论分析与实践的反复进行和论证,许多问题都有了较好的解决方案。
软件部分采用各部分程序直接转的方式,依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式。
用此种方法编写程序条理清晰,连贯性强,但若要增加其它机械手控制方式或进行扩展,程序会变得相当复杂而且容易出错,出错后调试修改也很困难。
收进的方式是将各部分程序写成程序,方便调用和调试。
此种方法的优点是程序编写比较简单,不需要再编写分支、汇合状态移图的程序,且由于本课对定时精确度要求并不高,适宜采用。
若是在对定时精度要求比较高的情况下,应采用单片机的中断功能进行硬件定时。
通过此次设计,了解了PLC机械手在大小球分选系统的工作原理,首次学习了一些机械手的工作原理及使用方法。
其中电路及软件实现是此次设计的主要部分。
通过这次综合实践,我更加看清了自己的不足之处。
为了搞好这次毕业设计,通过查阅资料以及在老师和同学的帮助下,最终基本达到了设计目的。
通过实践,巩固了理论知识的学习,提高了实际应用所学知识的能力,还积累了许多宝贵的经验。
特别是老师严谨冶普的态度给我启发不小。
在这次的设计实践过程中,我认识到不管做什么事,尤其是科学实践,都需要大胆假设,小心求证。
任何一个方案都要经过详细周全的论证后才能着手去做,否则即使很快做出来,但经不起推敲和考验。
对于那些要求能够扩展功能的课题更是如此。
7.参考文献
孙振强主编《可编程控制器原理及应用教材》北京:
清华大学出版社
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 机械手 设计