課程設計機械手臂搬運加工流程控制設計

1、青島理工大學琴島學院課程設計說明書課題名稱：機械手臂搬運加工流程控制設計學 院：機電工程系專業(yè)班級：機電一體化技術093班學 號：20090212085學 生：榮佑平指導老師：陳燕青島理工大學琴島學院教務處2011年 03 月 12 日現(xiàn)代電氣控制及plc應用技術課程設計說明書現(xiàn)代電氣控制及plc應用技術課程設計評閱書題目機械手臂搬運加工流程控制設計學生姓名榮佑平學號20090212083指導教師評語及成績指導教師簽名： 年 月 日答辯評語及成績答辯教師簽名： 年 月 日教研室意見總成績： 室主任簽名： 年 月 日現(xiàn)代電氣控制及plc應用技術課程設計說明書摘 要 （1）機床加工工件的裝卸，特別

2、是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。 （2）在裝配作業(yè)中應用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它以用來組裝零部件。(3)可在勞動條件差，單調重復易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。（4）可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。(5）宇宙及海洋的開發(fā)，軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和試驗。（6）機械手電器控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有單周期連續(xù)、自動循環(huán)和手動控制等操作方式。（7）工作方式的選擇可以很方便的操作面板上表示出來。當旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。（8）當旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當旋

3、鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。（9）機械手需將工件從工作臺a移至工作臺b上，其動作過程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來驅動完成。（10）此外，機械手在夾送工件工件右行到位后，如果工作臺b上的工件尚沒有運走，機械手則停止運動，待工作臺b上的工件被運走后，機械手才能下降。i現(xiàn)代電氣控制及plc應用技術課程設計說明書目 錄青島理工大學琴島學院1課程設計說明書1摘 要i1序言12零件的分析22.1機械手的設計要求22.2機械手的運動原理23機械手的程序設計23.1機械手的操作方式23.2機械手plc的輸入/輸出開關分配表33.3機械手plc控制

4、面板圖43.4機械手plc移動示意圖53.5機械手plc控制接線圖63.6機械手plc自動控制狀態(tài)流程圖73.7機械手plc控制總梯形圖83.8機械手plc的語句表183.9機械手plc程序設計說明213.91機械手plc程序設計手動程序與自動程序的切換223.92機械手plc程序設計手動程序223.93機械手plc程序設計自動程序223.94機械手plc程序設計返回原點程序244總結245參考文獻24ii1 序言現(xiàn)代電氣控制及plc應用技術課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理

5、論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們三年的大學生活中占有重要的地位。通過課程設計達到以下目的：1、學生在老師的指導之下，綜合運用現(xiàn)代電氣控制及plc應用技術課程及前期所學課程的相關知識和技能，相對獨立地設計和調試一個小型plc應用系統(tǒng)或繼電器控制系統(tǒng)，為即將從事的專業(yè)工作奠定基礎。2、初步培養(yǎng)編寫和整理“設計說明書”的能力。3、課程設計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關資料等，提高學生對文獻資料的檢索和信息的處理能力。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎

6、。2零件的分析2.1機械手的設計要求機械手電器控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有單周期連續(xù)、自動循環(huán)和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便的操作面板上表示出來。當旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。機械手需將工件從工作臺a移至工作臺b上，其動作過程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來驅動完成。此外，機械手在夾送工件工件右行到位后，如果工作臺b上的工件尚沒有運走，機械手則停止運動，待工作臺b上的工件被運走后，機械手才能下降。2.2

7、機械手的運動原理機械手將一個工件由a處傳送到b處。其中上升、下降、左移和右移的執(zhí)行分別用雙線圈二位電磁閥推動汽缸的完成。當按下電磁閥通電，就一直保持現(xiàn)有的機械動作。例如：一旦下降的電磁閥線圈通電，機械手下降，即使線圈在斷電，仍保持現(xiàn)有的下降狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外加緊，放松由單線圈二位電磁閥推動汽缸完成，線圈通電執(zhí)行加緊動作，線圈斷電執(zhí)行放松動作。設備裝有上下左右限位開關。3機械手的程序設計3.1機械手的操作方式操作時，機械手分為手動操作方式、回原點操作方式、單步（點動）操作方式、單周期操作方式和自動循環(huán)操作方式。3.2機械手plc的輸入/輸出開關分配表輸入信號 輸出信號名稱代號

8、輸入點編號名稱代號輸出點編號上限位行程開關st1i0.0上升電磁閥yv1q0.0下限位行程開關st2i0.1下降電磁閥yv2q0.1左限位開關st3i0.2右移yv3q0.2右限位開關st4i0.3左移yv4q0.3下降點動按鈕sb1i0.4加緊電磁閥yv5q0.4上升點動按鈕sb2i0.5原點指示燈hlq0.5左移點動sb3i0.6右移點動sb4i0.7手動操作方式選擇開關sa1-1i1.0回原點操作方式選擇開關sa1-2i1.1單步(點動)操作方式選擇開關sa1-3i1.2單周期操作方式選擇開關sa1-4i1.3自動循環(huán)操作方式選擇開關sa1-5i1.4回原點啟動按鈕sb5i1.5全自動啟

9、動按鈕sb6i1.6全自動停止按鈕sb7i1.7工件檢測光電開關st5i2.0夾緊工件點動按鈕sb8i2.1放松工件點動按鈕sb9i2.23.3機械手plc控制面板圖3.4機械手plc移動示意圖3.5機械手plc控制接線圖3.6機械手plc自動控制狀態(tài)流程圖3.7機械手plc控制總梯形圖3.8機械手plc的語句表ld i0.2 = q0.2 a i0.0 ld i0.4an q0.1 an q0.2= m0.5 = q0.0ld sm0.1 ld i0.6 o i0.0 a i0.0o i1.1 an q0.3lps = q0.4a m0.5 ld i0.7s m0.0 ,1 a i0.0lp

10、p an q0.4an m0.5 = q0.3r m0.0 ,1 ld i1.6ld i1.0 a i1.4r m0.7 ,1 o m0.7r m3.0 ,8 an i1.7ld i2.1 = m0.7s q0.1 ,1 ld i1.6ld i2.2 on i1.2r q0.1 ,1 = m0.6ld i0.5 ld m3.7an q0.0 a i0.4an m0.7 ld m3.1a m0.6 a t37o m0.0 a m0.6an m3.0 o m3.2= m0.0 an m3.3ld m3.7 = m3.2a i0.2 ld m3.2a m0.0 a i0.0ld m0.0 a m0.

11、6a i1.6 o m3.3an i1.1 an m3.4old = m3.3a m0.6 ld m3.3o m3.0 a i0.3an m3.1 a m0.6= m3.0 o m3.4ld m3.0 an m3.5a i0.1 an i0.2a m0.6 = m3.4o m3.1 ld m3.4an m3.2 a i0.1= m3.1 a m0.6o m3.5 ld m3.1an m3.6 s q0.1 ,1= m3.5 ton t37 ,+10ld m3.5 ld m3.5a t38 r q0.1 ,1a m0.6 ton t38 ,+10o m3.6 ld m1.0an m3.7 o m

12、3.2= m3.6 o m3.6ld m3.6 an i0.0a i0.0 = q0.2a m0.6 ld m3.3o m3.7 an i0.3an m3.0 = q0.3an m0.0 ld m3.7= m3.7 o m1.1ld m0.5 an i0.2= q0.5 = q0.4ld m3.0 ld i1.1o m3.4 a i1.5an m0.5 o m1.0= q0.0 an m1.1= m1.0r q0.0 ,1r q0.1 ,1ld m1.0a i0.0o m1.1an i0.2= m1.1r q0.3 ,13.9機械手plc程序設計說明控制系統(tǒng)設有手動、單周期、單步、連續(xù)和回原點

13、5種工作方式。機械手在最上面和最左邊且松開時稱為系統(tǒng)處于原點狀態(tài)（或稱初始狀態(tài)）。左限位開關i0.2、上限位開關i0.0的常開觸點和表示機械手松開的q0.1的常閉觸點的串聯(lián)電路接通時，“原點條件”存儲器位m0.5接通變?yōu)閛n，并接通q0.5，原點指示燈亮。如果選擇的是單周期工作方式，按下啟動按鈕i1.6后，從初始步m0.0開始，機械手按狀態(tài)流程圖的規(guī)定完成一個周期的工作后，返回并停留在初始步。如果選擇連續(xù)工作方式，在初始狀態(tài)下啟動按鈕i1.6后，機械手從初始步開始，一個周期一個周期的反復連續(xù)工作。當按下停止按鈕i1.7后，系統(tǒng)并不馬上停止工作，而是完成最后一個周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初

14、始步。如果選擇的是單步工作方式，從初始步開始，按下啟動按鈕，系統(tǒng)轉換到下一步，完成該步的任務后，自動停止工作并停留在該步，再按下啟動按鈕，又往前走一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調試。在選擇單周期、連續(xù)和單步工作方式之前，系統(tǒng)應處于原點狀態(tài)。如果不滿足這一條件，則可選擇回原點工作方式，然后按原點啟動按鈕i1.5，使系統(tǒng)自動地返回原點狀態(tài)。在原點狀態(tài)，狀態(tài)流程圖中的初始步m0.0為on，為進入單周期、連續(xù)和單步工作方式做好準備。3.91機械手plc程序設計手動程序與自動程序的切換在梯形圖中，第1邏輯行至第3邏輯行為手動程序與自動程序的切換程序。接通可編程控制器的電源時，若機械手處于原電狀態(tài)，m0.

15、5接通，sm0.1接通掃描周期，m0.0被置位，為進入單步、單周期和連續(xù)工作方式做好了準備。此時，系統(tǒng)進入自動工作方式。若在梯形圖中，如果第一邏輯行中的m0.0未被置位，也就是說，機械手未處于原點狀態(tài)，此時系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方式下工作，系統(tǒng)為手動工作方式。3.92機械手plc程序設計手動程序在梯形圖中，第4邏輯行至第9邏輯行為手動控制程序。將轉換開關sa1扳至單步（點動）方式。i1.2在第11邏輯行中的常閉觸點斷開，系統(tǒng)執(zhí)行手動程序，當按下加緊工作點動按鈕sb8時，i2.1的常開觸點閉合，q0.1被復位，機械手處于加緊狀態(tài)；當按下放松工作點動按鈕sb9時，i2.2的常開觸點閉合，

16、q0.1被復位，機械手處于放松狀態(tài)；當按下上升點動按鈕sb2時，i0.5的常開觸點閉合，q0.2接通，機械手處于上升狀態(tài)；當按下下降點動按鈕sb1時，i0.4的常開觸點閉合，q0.0接通，機械手處于下降狀態(tài)；當按下左移點動按鈕sb3時，i0.6的常開觸點閉合，q0.4接通，機械手處于左移狀態(tài)；當按下右移點動按鈕sb4時，i0.5的常開觸點閉合，q0.3接通，機械手處于右移狀態(tài)。3.93機械手plc程序設計自動程序在梯形圖中，第10邏輯行至第20邏輯行為不包括自動返回原點的自動控制程序。當把選擇開關扳至自動位置時，i1.4的常開觸點閉合，此時系統(tǒng)進入不包括自動返回原點的自動控制程序。在第10邏輯

17、行中，按下啟動按鈕i1.6時，m0.7接通并自鎖，且第11邏輯行中的m0.6也接通，使得m0.6在第12邏輯行至第20邏輯行中的常開觸點閉合，允許轉換為自動工作方式。若系統(tǒng)處于原點狀態(tài)，接通電源則m0.0接通。單周期工作方式，將轉換開關sa1扳至單周期操作方式，i1.2在第11邏輯行中的常閉觸點閉合，i1.1在第13邏輯行中的常閉觸點閉合。按下啟動按鈕sb6，i1.6的常開觸點閉合，第13邏輯行中的m3.0接通并自鎖，使得在第22邏輯行中的q0.0接通，系統(tǒng)進入下降狀態(tài)。當下降到位后，撞擊行程開關st2，i0.1的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第14邏輯行中的m3.1的線圈接通，同時第13邏

18、輯行中的m3.0的線圈斷開。第23邏輯行中的q0.1被置位，系統(tǒng)進入加緊狀態(tài)，計時器t37開始計時。經過1s的計時后，計時器t37動作，在第15邏輯行中的常開觸點閉合，使得m3.2的線圈接通，同時第14邏輯行中的m3.1的線圈斷開，第25邏輯行中的q0.2的線圈接通，系統(tǒng)進入上升狀態(tài)。當上升到位后，撞擊行程開關st1，i0.0的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第16邏輯行中的m33的線圈接通，同時第15邏輯行中的m3.2的線圈斷開。第26邏輯行中的q0.3的線圈接通，系統(tǒng)進入右行狀態(tài)。當右行到位后，撞擊行程開關st4，i0.3的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第17邏輯行中的m3.4的線圈接通

19、，同時第16邏輯行中的m3.3的線圈斷開。第22邏輯行中的q0.0的線圈接通，系統(tǒng)進入下降狀態(tài)。當下降到位后，撞擊行程開關st2，i0.1的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第18邏輯行中的m3.5的線圈接通，同時第17邏輯行中m3.4的線圈斷開。第24邏輯行中的q0.1的線圈復位，系統(tǒng)進入松開狀態(tài)，計時器t38開始計時。經過1s的計時后，計時器t38動作，在第19邏輯行中的常開觸點閉合，使得m3.6的線圈接通，同時第18邏輯行中的m3.5的線圈斷開。第25邏輯行中的q0.2的線圈接通系統(tǒng)進入上升狀態(tài)。當上升到位后，撞擊行程開關st1，i0.0的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得第20邏輯行中的m

20、3.7的線圈接通，同時第19邏輯行中的m3.6的線圈斷開。第27邏輯行中的q0.4的線圈接通，系統(tǒng)進入左行狀態(tài)。當左行到位后，撞擊行程開關st3，i0.2的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，q0.0的線圈斷開。由于系統(tǒng)處于單周期方式工作狀態(tài)，而第13邏輯行中的m0.7處于斷開狀態(tài)，因此，系統(tǒng)停止左行，并進入原點狀態(tài)。全自動工作方式：將轉換開關sa1扳至全自動工作方式，按下啟動按鈕sb6，在第10邏輯行中，i1.4和i1.6的常開觸點閉合，m0.7接通。若系統(tǒng)處于原點狀態(tài)，則系統(tǒng)按下列過程循環(huán)進行：下降加緊上升右行下降放松上升左行下降。其自動的過程與單周期工作相同，只不過在左行到位時，撞擊行程開關st3，第13邏輯行中的i0.2的常開觸點閉合，由于是全自動工作方式，m0.7的常開觸點閉合，因此，系統(tǒng)又進入下降狀態(tài)。整個系統(tǒng)周而復始的工作，直至按下停止按鈕。