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题目:机械手自动搬运线PLC控制系统
姓名:
学号:
专业班级:机械电子工程
指导教师:
机械手自动搬运线PLC控制系统
电气控制与PLC课程设计
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摘要
本课程设计以机械手为设计对象,根据设计要求,详细分析了机械手的工作原理和控制需求,选择采用西门子S7-300系列PLC进行了控制系统设计。
首先,根据机械手自动搬运系统的运行机制,针对机械手自动搬运的工作要求,对系统工作过程进行了描述,完成了机械手自动搬运加工控制系统的方案设计。
其次,根据控制任务,进行了PLC控制电路设计,对PLC的I\O地址进行了分配,并对PLC控制程序进行了功能划分,实现了工作流程模块化设计。
然后,根据机械手自动搬运加工工作原理,设计其系统的PLC控制流程图,并以STEP7为PLC软件设计平台,完成机械手自动搬运系统的自动控制、点动控制、停止运行等功能的PLC梯形图的设计,实现了机械手搬运过程的自动控制。
最后,通过采用STEP7平台中的S7-PLCSIM仿真功能,对自动控制、点动控制、停止运行等工作过程进行PLC梯形图的仿真验证,结果说明完成了主要功能设计,到达了机械手自动搬运的设计要求,实现了机械手自动搬运加工的功能。
在设计过程中,小组共同讨论、确定总体方案,本人主要负责梯形图程序局部,进行了梯形图的设计及仿真调试,完本钱课程设计。
关键词:机械手PLC梯形图仿真
机械手自动搬运线PLC控制系统
电气控制与PLC课程设计
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目录
摘要 I
目录 II
1、引言 1
2、总体设计方案 2
、机械手自动搬运系统组成 2
2
、机械手自动搬运示意图 2
、机械手自动搬运系统工作过程 2
、控制方案设计 3
3、机械手自动搬运线PLC控制电路设计 4
、主电路图 4
、PLC外部接线图 5
4、机械手自动搬运线PLC梯形图软件设计 5
、PLC系统工作流程图 5
、OB1程序 6
、FC1功能程序: 9
、FC2程序 10
5、机械手自动搬运线PLC控制系统仿真测试 13
6、设计小结 14
、设计总结 14
、系统调试中的问题及解决的措施 14
参考文献 14
1、引言
随着机械化工业的快速开展,机械手的应用已经成为一种工业化趋势,同时,社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快,人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛开展和现代控制理论的不断完善,使机械手技术快速开展,其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统平安可靠等特点,已渗透到工业领域的各部门,在工业开展中占有重要地位。
我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵巧性的自动化机器。〞机器人技术是建立在机械,微电子、控制、人工智能技术等根底上的一门机电一体化的高新技术。机器人诞生于二十世纪50年代,目前已经开展到第三代智能机器人。纵观机器人开展的历史和高新技术的开展趋势,机器人已经成为现代化工业开展中不可缺少的必备工具。因此各工业兴旺国家非常重视机器人技术,一个世界范围的机器人研制热潮正方兴未艾。
机械手是机械化、自动化生产过程中开展起来的一种新型装置。它能模仿人的手和臂的某些动作功能,用以按照固定程序抓取、搬运物件或者操作工具的自动操作装置。在现代化生产过程中,机械手被广泛的运用于自动生产线中,机械手的研制和生产已成为高技术领域内迅速开展起来的一门新的技术,它更加促进了机械手的开展,使得机械手能够更好地实现以机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样子灵巧,但它能不断重复工作和劳动,不知疲劳、不怕危险、抓取重物的力量比人手力大的特点,因此,机械手也受到了许多部门的重视,并越来越广泛地得到应用。机械手技术涉及到力学、机械学、电气自动控制技术、传感器技术和许多计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。
在本课程设计中,机械手要完成自动搬运加工的过程,通过PLC的设计控制系统,使机械手能够自动完成一系列动作,能够在各种不同的生产线或物流流水线中,使零件搬运、货物运输更便捷、快速。
在“机械手自动搬运线PLC控制系统〞课程设计过程中,经过小组共同讨论、确定总体方案,本人主要负责梯形图程序局部,进行了梯形图的设计及仿真调试。
机械手自动搬运线PLC控制系统
电气控制与PLC课程设计
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2、总体设计方案
、机械手自动搬运系统组成
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大局部组成。
手部是用来抓持工件〔或工具〕的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动〔摆动〕、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有6个自由度,自由度越多,机械手的灵巧性越大,通用性越广,其结构也越复杂。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制,来完成特定动作。同时接收传感器反应的信息,形成稳定的闭环控制。
、机械手自动搬运示意图
、机械手自动搬运系统工作过程
(1)启动控制:按下启动按钮后,系统自动运行。机械手先启动、上升到位(SQ4检测),并停止,等待工件到位。
(2)自动搬运加工过程控制:启动传送带A运行和传送带B传送带A拖动产品移至指定位置,由SQ0检测到位并计数,停止传送带A。机械手左转到位(SQ1检测)、下降到
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位〔SQ5检测),夹取工件(由开关JQ执行)上升并右转到工作台处(右转到位SQ2检测),下降、松开JQ开关放下工件,上升等待20秒再下降到位、夹取工件上升并右转到传送带B(右转到位SQ3检测)下降松开JQ并放下工件,传送带B移走工件,机械手上升、左转返回至传送带A处,继续搬运加工,如此循环进行。传送带A、B运行期间运行指示绿灯PG0、PG1闪动,停止运行灯灭。
(3)点动控制:设置机械手上升、下降、左转、右转点动控制按钮。
(4)停止控制:按下停止按钮,传送带A和传送带B同时停止,机械手上升到位并返回传送带A处停止。
、控制方案设计
针对机械手自动运转搬运的设计任务,本次设计我们采用的CPU是CPU313C,加了一个DI16/DO16x24V/,将任务划分为自动控制、点动控制、停止运行三个局部,用了两个功能FC1、FC2,设计机械手自动搬运、加工的功能,经过仿真软件的调试,完成机械手能够点动控制和自动搬运加工控制的功能。
具体的参数与地址分配表如下:
编程元件
符号
地址
注释
数字量输入
16×24VDC
Start
启动按钮
stop
停止按钮
Inching
点动按钮
SQ0
检测产品到位并计数
SQ1
检测左转到位〔到达A〕
SQ2
检测右转到位〔到达工作台〕
SQ3
检测右转到位〔到达B〕
SQ4
检测上升到位
SQ5
检测下降到位
SB1
上升
SB2
下降
SB3
左转
SB4
右转
Start-C
启动传送带AB
FR
热继电器〔过载保护〕
数字量输出
16×24VDC
PG0
传送带A指示灯
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数字量输出
16×24VDC
PG1
传送带B指示灯
PG2
报警指示灯
JQ
开关JQ执行
M11
机械手转动电机〔右〕
M12
机械手转动电机〔左〕
M21
上下运行电机〔上〕
M22
上下运行电机〔下〕
MA
传送带A电机
MB
传送带B电机
FC1
FC1
手动控制
FC2
FC2
自动控制
3、机械手自动搬运线PLC控制电路设计
为了满足机械手正常运转的功能要求,我们设计下面的主电路图和外部接线图。
、主电路图
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、PLC外部接线图
4、机械手自动搬运线PLC梯形图软件设计
根据机械手自动搬运加工的工作过程,以下为我们设计的PLC系统工作流程图和PLC程序。
、PLC系统工作流程图
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、OB1程序
初始启动控制程序;
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启动按钮和停止按钮程序,用两个FC功能,实现自动控制和点动控制的切换;
系统自动运行。机械手先启动,上升到位并停止,等待工件到位;
机械手向上运行电机启动;
机械手向左运动启动,当检测到上升位时才能执行;
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