PLC控制机械手程序.docx

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PLC控制机械手程序

项目设计报告

题目：

PLC控制机械手程序设计

设计（论文）题目：

PLC控制机械手程序设计

指导教师：

职称：

类别：

学生：

学号：

设计（论文）类型：

专业：

班级：

是否隶属科研项目：

1、设计（论文）的主要任务及目标

①熟悉三菱PLC基本编程技巧，针对需求完成编程任务

②能够完成PLC程序的调试

③初步掌握科研报告的格式

④熟练掌握WORD文档编辑

2、设计的基本要求

①完成PLC编程及调试任务

②完成项目报告

3、主要参考文献

[1]鲍风雨．典型自动化设备及生产线应用与维护［M］．北京：

机械工业出版社，2004.

[2]王晓方．液压与气动技术［M］.北京：

中国轻工业出版社，2006

[3]黄伟,胡青龙．机械手PLC控制系统的设计[J]..机电工程技术,2008.

[4]汪道辉.逻辑与可编程控制系统[M].北京:

机械工业出版社,2001.

[5]龙小波.PLC实现对简易机械手的控制设计[J].可编程控制器与工厂自动化,2008

4、进度安排

设计（论文）个阶段任务

起至日期

1

理解设计任务、复习PLC编程知识

2

编写程序

3

程序调试

4

完成报告并发送教师信箱

5

设计（论文）任务书

摘要

本设计主要利用FX2N系列PLC实现机械手的设计，其中就机械手，PLC做了简单的介绍，然后按要求对机械手的程序进行设计，画出梯形图，并根据梯形图写出了指令，最后进行了调试过程。

关键词：

PLC；机械手；梯形图；调试

第1章概述

1.1机械手

1.1.1定义

机械手也被称为自动手，autohand能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

1.1.2机械手的组成

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。

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。

自由度是机械手设计的关键参数。

自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。

一般专用机械手有2～3个自由度。

1.1.3机械手的分类

a）按用途分类：

专用机械手;通用机械手。

b）按驱动方式分类：

液压传动型；气压传动型；电力传动型；机械传动型。

c）按控制方式分类：

点位控制；连续轨迹控制。

d）按种类分类：

串联机械手;并联机械手。

1.1.4机械手发展现状

机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。

有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。

机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。

1.2可编程逻辑控制器PLC

1.2.1PLC的基本概念

可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

1.2.2PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。

a.中央处理单元（CPU）

中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

b、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

c、电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。

没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的电源的设计一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去

1.2.3PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（一）输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（二）用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

（三）输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

第2章机械手设计任务

2.1基于PLC控制机械手设计要求

按启动按钮，输送带A连续运行，机械手上升→到位撞H1，停止上升→左旋，到位撞H2，停止左旋→下降，到位撞H3，停止下降→接通输送带B，移动零件→零件通过检测器H6，输送带B停止→机械手抓零件，抓紧撞H4→上升，到位撞H1，停止上升→右旋，到位撞H5停止右旋→下降，到位撞H3，停止下降→将零件放在输送带A上延时5秒→上升，再次循环。

2.2输入输出控制

输入

输出

X0

SB1

启动

G

上升

Y1

X1

H1

上限位

K

下降

Y2

X2

H2

左限位

E

左旋

Y3

X3

H3

下限位

F

右旋

Y4

X4

H4

抓紧限位

C

抓紧

Y5

X5

H5

右限位

D

放松

Y6

X6

H6

零件检测

B

输送带B

Y7

X7

SB2

停止

A

输送带A

Y10

第3章编程

3.1功能图

机械手功能图

3.2梯形图

机械手梯形图

3.3指令

0LDX000

ORY010

OUTY010

3LDX000

ORX004

ORT0

ORY001

ANIX001

ANIX007

OUTY001

10LDX001

ORY003

ORY004

ANIX002

MPS

ANIM1

OUTY003

MPP

ANDM1

ANIX005

OUTY004

21LDX002

ORX005

ORY002

ANIY007

ANIX003

OUTY002

27LDX003

ORY007

ORM0

ANIX006

MPS

ANIM1

OUTY007

MPP

ANDM1

OUTM0

37LDM0

ORY006

MPS

ANIY001

OUTY006

MPP

ANIY001

OUTT0

K50

46LDX006

ORY005

ANIX004

OUTY005

51LDX006

ORM1

OUTM1

54END

第4章程序调试

将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。

我们在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通／断状态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC实际的负载（如接触器、电磁阀等）。

根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。

对于顺序控制程序，我们检查程序的运行是否符合功能表图的规定，即在某一转换条件实现时，是否发生步的活动状态的正确变化，即该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。

在调试时我们充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都逐一检查。

发现问题后及时修改梯形图和PLC中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。

程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。

在设计和模拟调试程序的同时，设计、制作控制台或控制柜，PLC之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。

通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。

联机调试过程循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。

不符合要求时，对硬件和程序作调整，修改部分程序。

全部调试完毕后，交付试运行。

参考文献

[1]鲍风雨．典型自动化设备及生产线应用与维护［M］．北京：

机械工业出版社，2004.

[2]王晓方．液压与气动技术［M］.北京：

中国轻工业出版社，2006

[3]黄伟,胡青龙．机械手PLC控制系统的设计[J]..机电工程技术,2008.

[4]汪道辉.逻辑与可编程控制系统[M].北京:

机械工业出版社,2001.

[5]龙小波.PLC实现对简易机械手的控制设计[J].可编程控制器与工厂自动化,2008

致谢

本报告在老师，同学和朋友的关心和帮助下终于顺利完成。

这次报告的设计，让我们熟悉了三菱PLC基本编程技巧，顺利完成PLC程序的调试，同时我们也初步掌握科研报告的格式。

非常感谢老师。

老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出文档的编辑方法，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。

同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。

谢谢大家！