基于PLC的机械手课程设计-)

1电气控制与PLC课程设计说明书题目：机械手抓物电气控制系统设计专业班级：1002姓名：秦凯新学号：201046820427指导教师：评语：成绩：指导老师签名：日期：1目录1系统概述.........................................................................................................................................21.1设计题目应用背景和意义......................................................................................................21.2课题的设计任务及要求..........................................................................................................21.3机械手的具体参数和要求......................................................................................................32方案论证...........................................................................................................................................32.1PLC的结构和配置..................................................................................................................32.2PLC的选择..............................................................................................................................52.2传动机构的选择.....................................................................................................................63.1系统的原理方框图..................................................................................................................7.........................................................................................................................................................83.2主电路.....................................................................................................................................83.3I/O接线图..............................................................................................................................83.3I/O分配图............................................................................................................................113.4元器件选型...........................................................................................................................134软件设计...........................................................................................................................................174.1程序流程图.............................................................................................................................174.2梯形图....................................................................................................................................185系统调试...........................................................................................................................................226设计心得............................................................................................................................................237参考文献............................................................................................................................................2321系统概述1.1设计题目应用背景和意义本课程机械手设计主要采用了可编程逻辑控制器，简称PLC，来实现工业场合的的自动控制，PLC以微控制器为核心，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，它具有功能强，可靠性高，配置灵活，使用方便以及体积小，重量轻等优点。被广泛用于自动化控制的各个领域。机械手，它能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以按照特定的程序设计来抓取，搬运物体或操作某些工具的自动装置。从而实现了工业场合的机械化和自动化。因而广泛用于机械制造，冶金，电子，轻工和航空航天领域。控制的方式基本相同，但复杂度基本不同。机械臂主要有执行机构，传动机构，和辅助装置组成。执行机构：机械手的执行结构，由手，手腕，手臂，支柱４部分组成。手使用来抓取的机构，用于抓紧和松开工件，能够完成人手的基本操作。手腕是连接手指和手臂的元件，可以进行上下，左右，回转动作。支柱用来支撑手臂同时可以用来移动。传动机构：机械机构的动作有传动系统来实现.常用的传动系统分为机械传动,液压传动,气压传动,电力传动.1.2课题的设计任务及要求1、完成设计说明书一份（包括原理的简要说明和软件的编程）(不少于5000字)；其中包括电气原理图一份。（要求用计算机绘图，采用AUTOCAD或者其他绘图软件）、电气安装接线图一份。（要求用计算机绘图，采用AUTOCAD或者其他绘图软件）2、设计说明书和电气原理图必须按“电气图形符号”和“电气技术文字符号”的国家标准。31.3机械手的具体参数和要求机械手抓取物块的结构如图所示。系统右3个气缸组成，每个气缸的动作分别由电磁阀控制DC24V5W，工作过程如下：SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ8电机M1物块汽缸A汽缸B汽缸CSQ6SQ7具体要求如下：（1）如果人工放置物块到工作台上，汽缸B向下动作。（2）汽缸B向下动作到位，汽缸C动作，抓紧物块。（3）汽缸C动作，抓紧物块后，汽缸B向上动作。（4）汽缸B向上动作到位后，汽缸A向左动作。（5）汽缸A向左动作到位后，汽缸B向下动作。（6）汽缸B向下动作到位后，汽缸C松开抓手，物块放置到传送带上。（7）汽缸C松开抓手到位后，汽缸B向上动作。（8）汽缸B向上到位后，传送带转动，送出物块。同时汽缸A向右移动。（9）物块送出后，汽缸A向右移动。汽缸A向右移动到位后，进行下次循环。2方案论证2.1PLC的结构和配置1,中央处理器单元4一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。2,储存器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。3,输入输出接口单元PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。4,输入接口电路PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关，光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。交流输入电路和直流输入电路类似，外接的输入电源改为220V交流电源。5,输出接口电路输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。5,扩展接口和通信接口PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连，从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。6,电源PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常工作。52.2PLC的选择机械手要求系统具有稳定性,可靠性,以及接线的简单性,应该选择PLC为核心的控制器,各控制对象都必须在PLC统一控制下协同工作.三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。特点-系统配置即固定又灵活；-编程简单；备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备。FX系列PLC拥有无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点；FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。除输入出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件