机械手的PLC控制装置设计毕业设计.docx
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机械手的PLC控制装置设计毕业设计
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河南工业职业技术学院
毕业设计论文
题目:
机械手的PLC控制装置设计
班级:
数控0901班
姓名:
袁炯
专业:
数控技术专业
指导教师:
邰鑫
答辩日期:
2010年11月5日
前言
可编程控制器(ProgrammableLogicController)是一种以微处理器为核心的工业控制装置。
它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入输出,控制各种类型的设备或生产过程。
可编程控制器以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点,在汽车、钢铁、航空航天、船舶、化工、纺织、食品、造纸、军工等工业领域获得了广泛的应用。
机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象,机械手可以完成许多工作,如搬运物品、装配工件、切割、喷染等等,应用非常广泛,应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作,可以简化控制线路,节省成本,提高生产效率。
为了使动作操作更加准确,加入一些检测元件,更加完善的应用于各各领域,在此做些改进。
目录
前言………………………………………………………………………………1
目录………………………………………………………………………………2
摘要………………………………………………………………………………4
Pick………………………………………………………………………………5
第1章绪论……………………………………………….………………..6
第2章PLC的简介………………………………………………………....7
2.1PLC的产生7
2.2PLC的定义和特点7
2.2.1PLC的定义7
2.2.2PLC的特点7
2.3PLC的组成与分类8
2.3.1PLC的组成8
2.3.2PLC的分类8
2.4PLC的工作原理与应用9
2.4.1PLC的工作原理9
2.4.2PLC的应用9
第3章PLC控制程序的设计……………………………………………..10
3.1各电器设备的控制方式及控制要求10
3.1.1机械手的技能和特性10
3.1.2躯干和传动系统10
3.2电气元件、设备的选择11
3.2.1输入输出的点数11
3.2.2PLC机型的选择12
3.2.3电源模块的选择13
3.2.4电气元件的选择13
3.3控制系统的硬件设计15
3.3.1控制要求15
3.3.2系统的硬件程序设计16
3.4控制系统的软件设计。
18
致谢…………………………………………………………………………......30
参考文献………………………………………………………………………..31
摘要
自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。
机械手可在空间抓、放、搬运物体,动作灵活多样,适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产,广泛应用于柔性自动线。
机械手一般由耐高温,抗腐蚀的材料制成,以适应现场恶劣的环境,大大降低了工人的劳动强度,提高了工作效率。
机械手是工业机器人的重要组成部分,在很多情况下它就可以称为工业机器人。
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。
广泛采用工业机器人,不仅可以提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。
可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品,逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
关键字:
可编程控制器;机械手;传感器;微器处理;继电器;自动控制。
Pick
Sincethesincethedevelopmentofmanipulator,correspondingwithvariousproblemssolved.Manipulatorinthespacegrasping,andtheproductionofvarieties,smallbatchautomation,widelyusedinflexibleautomaticproductionline.Manipulatoris-resistantmaterials,toadapttotheimportantpartofindustrialrobots,inmanycasesitcanbereferredtoasindustrialrobots.Industrialrobotisamechanical,electrical,control,artificialintelligence,computers,sensorsandothermultidisciplinaryadvancedtechnologyinoneoftheimportantmodernmanufacturingautomationequipment.Extensiveuseofindustrialrobots,notonlycanimprovetheproductqualityandproductivity,andtoprotectthepersonalsafety,improvetheworkingenvironment,reducelaborintensityandincreasetheproductivity,conservationofrawmaterialsconsumptionandlowerproductioncosts,aproduct,evolvedintoautomationbasedonthemicro-processingtechnology,computertechnology,communicationtechnologyintegratedintonewindustrialautomaticcontroldevice.
Keywords:
PLC;Manipulator;Sensor;Microprocessor;relay;automaticcontrol.
第1章绪论
随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点,气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。
电气可编程控制技术与气动技术相结合,使整个系统自动化程度更高,控制方式更灵活,性能更加可靠;气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展,对气动技术提出了更多更高的要求;微电子技术的引入,促进了电气比例伺服技术的发展,现代控制理论的发展,使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制,控制精度不断提高;由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点,国内外都在大力开发研究。
从各国的行业统计资料来看,近30多年来,气动行业发展很快。
20世纪70年代,液压与气动元件的产值比约为9:
1,而30多年后的今天,在工业技术发达的欧美、日本等国家,该比例已达到6:
4,甚至接近5:
5。
我国的气动行业起步较晚,但发展较快。
从20世纪80年代中期开始,气动元件产值的年递增率达20%以上,高于中国机械工业产值平均年递增率。
随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用,气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。
由于气压传动系统使用安全、可靠,可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作”’。
而气动机械手作为机械手的一种,它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。
所以,气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工,食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。
现代汽车制造工厂的生产线,尤其是主要工艺的焊接生产线,大多采用了气动机械手。
车身在每个工序的移动;车身外壳被真空吸盘吸起和放下,在指定工位的夹紧和定位;点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊,都采用了各种特殊功能的气动机械手。
高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化,堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。
在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上,在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上,不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪,还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住,运送到指定目标位置。
对加速度限制十分严格的芯片搬运系统,采用了平稳加速的SIN气缸。
第2章PLC的简介
2.1PLC的产生
1968年美国通用汽车公司(GM)招标要求:
软连接代替硬接线;维护方便;可靠性高于继电器控制柜;体积小于继电器控制柜;成本低于继电器控制柜;有数据通讯功能;输入115V;可在恶劣环境下工作;扩展时,原系统变更要少;用户程序存储容量可扩展到4K。
核心思想:
用程序代替硬接线,输入输出电平可与外部装置直接相联,结构易于扩展,这是PLC的雏形。
1969年美国DEC公司研制出世界上第一台PLC(PDP-14),并在GM公司汽车生产线上应用成功。
2.2PLC的定义和特点
2.2.1PLC的定义
美国电气协会制造商协会NEMA和国际电工委员会IEC对可编程控制器分别作了定义:
可编程控制器是一种专门用于工业环境的、以开关量逻辑控制为主的自动控制装置。
它具有存储控制程序的存储器,能够按照控制程序,将输入的开关量(或模拟量)进行逻辑运算、定时、计数和算术运算等处理后,以开关量(或模拟量)的形式输出,控制各种类型的机械或生产过程。
早期的可编程控制器,主要用于开关量逻辑控制,所以称为可编程逻辑控制器,简称PLC,后来随着计算机计术不断发展,其功能已不仅限于开关逻辑控制,所以被称之为可编程控制器PC,但这很容易和个人计算机PC相混淆,因此,一般仍把PLC作为可编程控制器的简称。
2.2.2PLC的特点
可编程控制器之所以能够得到迅速发展和广泛应用,主要是由于它具有以下特点:
(1)可靠性高,抗干扰能力强;
(2)编程简单,易于掌握;
(3)功能完善,灵活方便;
(4)体积小、质量轻、功耗低。
2.3PLC的组成与分类
2.3.1PLC的组成
PLC的构成:
PLC的类型繁多,功能和指令系统也不尽相同,但结构与工作原理则大同小异,通常由主机、输入输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。
PLC的硬件系统结构如图1所示:
图2.1PLC的硬件系统结构
2.3.2PLC的分类
通常PLC产品可按结构形式、控制规模等进行分类。
(1)按结构形式分类按结构形式不同,可分为整体式和模块式两类。
(2)按控制规模分类按控制规模大小,可分为小型、中型和大型PLC三种类型。
2.4PLC的工作原理与应用
2.4.1PLC的工作原理
PLC的工作原理:
PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。
即在PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。
然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。
在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
2.4.2
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- 机械手 PLC 控制 装置 设计 毕业设计