機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-. z電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線PLC控制系統(tǒng)*：*：專業(yè)班級：機(jī)械電子工程指導(dǎo)教師：-. z摘要本課程設(shè)計(jì)以機(jī)械手為設(shè)計(jì)對象，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，詳細(xì)分析了機(jī)械手的工作原理和控制需求，選擇采用西門子S7-300系列PLC進(jìn)展了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，針對機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)的工作要求，對系統(tǒng)工作過程進(jìn)展了描述，完成了機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)加工控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。其次，根據(jù)控制任務(wù)，進(jìn)展了PLC控制電路設(shè)計(jì)，對PLC的IO地址進(jìn)展了分配，并對PLC控制程序進(jìn)展了功能劃分，實(shí)現(xiàn)了工作流程模塊化設(shè)計(jì)。然后，根據(jù)機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)加工工作原理，設(shè)計(jì)其系統(tǒng)的PLC控制流

2、程圖，并以STEP7為PLC軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，完成機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制、點(diǎn)動(dòng)控制、停頓運(yùn)行等功能的PLC梯形圖的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手搬運(yùn)過程的自動(dòng)控制。最后，通過采用STEP7平臺(tái)中的S7-PLCSIM仿真功能，對自動(dòng)控制、點(diǎn)動(dòng)控制、停頓運(yùn)行等工作過程進(jìn)展PLC梯形圖的仿真驗(yàn)證，結(jié)果說明完成了主要功能設(shè)計(jì)，到達(dá)了機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)加工的功能。在設(shè)計(jì)過程中，小組共同討論、確定總體方案，本人主要負(fù)責(zé)梯形圖程序局部，進(jìn)展了梯形圖的設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試，完本錢課程設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：機(jī)械手 PLC 梯形圖仿真目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc502

3、322182摘要 PAGEREF _Toc502322182 h IHYPERLINK l _Toc502322183目錄 PAGEREF _Toc502322183 h IIHYPERLINK l _Toc5023221841、引言 PAGEREF _Toc502322184 h 2HYPERLINK l _Toc5023221852、總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc502322185 h 2HYPERLINK l _Toc5023221862.1、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc502322186 h 2HYPERLINK l _Toc502322187機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)

4、系統(tǒng)的工作原理 PAGEREF _Toc502322187 h 2HYPERLINK l _Toc5023221882.2、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)示意圖 PAGEREF _Toc502322188 h 2HYPERLINK l _Toc5023221892.3、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)工作過程 PAGEREF _Toc502322189 h 2HYPERLINK l _Toc5023221902.4、控制方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc502322190 h 2HYPERLINK l _Toc5023221913、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線PLC控制電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc502322191 h 2HYP

5、ERLINK l _Toc5023221923.1、主電路圖 PAGEREF _Toc502322192 h 2HYPERLINK l _Toc5023221933.2、PLC外部接線圖 PAGEREF _Toc502322193 h 2HYPERLINK l _Toc5023221944、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線PLC梯形圖軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc502322194 h 2HYPERLINK l _Toc5023221954.1、PLC系統(tǒng)工作流程圖 PAGEREF _Toc502322195 h 2HYPERLINK l _Toc5023221964.2、OB1程序 PAGEREF _T

6、oc502322196 h 2HYPERLINK l _Toc5023221974.3、FC1功能程序： PAGEREF _Toc502322197 h 2HYPERLINK l _Toc5023221984.4、FC2程序 PAGEREF _Toc502322198 h 2HYPERLINK l _Toc5023221995、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線PLC控制系統(tǒng)仿真測試 PAGEREF _Toc502322199 h 2HYPERLINK l _Toc5023222006、設(shè)計(jì)小結(jié) PAGEREF _Toc502322200 h 2HYPERLINK l _Toc5023222016.1、設(shè)計(jì)總結(jié)

7、 PAGEREF _Toc502322201 h 2HYPERLINK l _Toc5023222026.2、系統(tǒng)調(diào)試中的問題及解決的措施 PAGEREF _Toc502322202 h 2HYPERLINK l _Toc502322203參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc502322203 h 2-. z1、引言隨著機(jī)械化工業(yè)的快速開展，機(jī)械手的應(yīng)用已經(jīng)成為一種工業(yè)化趨勢，同時(shí)，社會(huì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快,人們對生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛開展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善,使機(jī)械手技術(shù)快速開展,其中氣動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡便以及不污染環(huán)境、組

8、件價(jià)格低廉、維修方便和系統(tǒng)平安可靠等特點(diǎn),已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各部門,在工業(yè)開展中占有重要地位。我國科學(xué)家對機(jī)器人的定義是:機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器,所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力,是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。機(jī)器人技術(shù)是建立在機(jī)械,微電子、控制、人工智能技術(shù)等根底上的一門機(jī)電一體化的高新技術(shù)。機(jī)器人誕生于二十世紀(jì)50年代,目前已經(jīng)開展到第三代智能機(jī)器人?？v觀機(jī)器人開展的歷史和高新技術(shù)的開展趨勢,機(jī)器人已經(jīng)成為現(xiàn)代化工業(yè)開展中不可缺少的必備工具。因此各工業(yè)興旺國家非常重視機(jī)器人技術(shù),一個(gè)世界圍的機(jī)器人研制熱潮正方興未艾。機(jī)械手是

9、機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中開展起來的一種新型裝置。它能模仿人的手和臂的*些動(dòng)作功能,用以按照固定程序抓取、搬運(yùn)物件或者操作工具的自動(dòng)操作裝置。在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中,機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中,機(jī)械手的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域迅速開展起來的一門新的技術(shù),它更加促進(jìn)了機(jī)械手的開展,使得機(jī)械手能夠更好地實(shí)現(xiàn)以機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣子靈活,但它能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng),不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓取重物的力量比人手力大的特點(diǎn),因此,機(jī)械手也受到了許多部門的重視,并越來越廣泛地得到應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和許多計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域,是一門

10、跨學(xué)科綜合技術(shù)。在本課程設(shè)計(jì)中，機(jī)械手要完成自動(dòng)搬運(yùn)加工的過程，通過PLC的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，使機(jī)械手能夠自動(dòng)完成一系列動(dòng)作，能夠在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中，使零件搬運(yùn)、貨物運(yùn)輸更便捷、快速。在機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)過小組共同討論、確定總體方案，本人主要負(fù)責(zé)梯形圖程序局部，進(jìn)展了梯形圖的設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試。2、總體設(shè)計(jì)方案2.1、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)組成機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)的工作原理機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大局部組成。手部是用來抓持工件或工具的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種構(gòu)造形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完

11、成各種轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度，自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其構(gòu)造也越復(fù)雜?？刂葡到y(tǒng)是通過對機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反應(yīng)的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。2.2、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)示意圖圖1.1機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)加工示意圖2.3、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)工作過程(1)啟動(dòng)控制：按下啟動(dòng)按鈕后,系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。機(jī)械手先啟動(dòng)、上升到位(SQ4檢測),并停頓,等待工件到位。(2)自動(dòng)搬運(yùn)加工過程控制：啟動(dòng)傳送帶A運(yùn)

12、行和傳送帶B傳送帶A拖動(dòng)產(chǎn)品移至指定位置,由SQ0檢測到位并計(jì)數(shù)，停頓傳送帶A。機(jī)械手左轉(zhuǎn)到位(SQ1檢測)、下降到位SQ5檢測),夾取工件(由開關(guān)JQ執(zhí)行)上升并右轉(zhuǎn)到工作臺(tái)處(右轉(zhuǎn)到位SQ2檢測),下降、松開JQ開關(guān)放下工件,上升等待20秒再下降到位、夾取工件上升并右轉(zhuǎn)到傳送帶B(右轉(zhuǎn)到位SQ3檢測)下降松開JQ并放下工件,傳送帶B移走工件,機(jī)械手上升、左轉(zhuǎn)返回至傳送帶A處,繼續(xù)搬運(yùn)加工,如此循環(huán)進(jìn)展。傳送帶A、B運(yùn)行期間運(yùn)行指示綠燈PG0、PG1閃動(dòng),停頓運(yùn)行燈滅。(3)點(diǎn)動(dòng)控制：設(shè)置機(jī)械手上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制按鈕。(4)停頓控制：按下停頓按鈕,傳送帶A和傳送帶B同時(shí)停頓,機(jī)械

13、手上升到位并返回傳送帶A處停頓。2.4、控制方案設(shè)計(jì)針對機(jī)械手自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)搬運(yùn)的設(shè)計(jì)任務(wù)，本次設(shè)計(jì)我們采用的CPU是CPU313C ,加了一個(gè)DI16/DO16*24V/0.5A模塊，將任務(wù)劃分為自動(dòng)控制、點(diǎn)動(dòng)控制、停頓運(yùn)行三個(gè)局部，用了兩個(gè)功能FC1、FC2，設(shè)計(jì)機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)、加工的功能，經(jīng)過仿真軟件的調(diào)試，完成機(jī)械手能夠點(diǎn)動(dòng)控制和自動(dòng)搬運(yùn)加工控制的功能。具體的參數(shù)與地址分配表如下：表2.1機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)地址分配表編程元件符號地址注釋數(shù)字量輸入1624VDCStartI0.0啟動(dòng)按鈕stopI0.1停頓按鈕InchingI0.2點(diǎn)動(dòng)按鈕SQ0I0.3檢測產(chǎn)品到位并計(jì)數(shù)SQ1I0.4檢測左轉(zhuǎn)

14、到位到達(dá)ASQ2I0.5檢測右轉(zhuǎn)到位到達(dá)工作臺(tái)SQ3I0.6檢測右轉(zhuǎn)到位到達(dá)BSQ4I0.7檢測上升到位SQ5I1.0檢測下降到位SB1I1.2上升SB2I1.3下降SB3I1.4左轉(zhuǎn)SB4I1.5右轉(zhuǎn)Start-CI1.6啟動(dòng)傳送帶ABFRI1.7熱繼電器過載保護(hù)數(shù)字量輸出1624VDC數(shù)字量輸出1624VDCPG0Q0.0傳送帶A指示燈PG1Q0.1傳送帶B指示燈PG2Q0.2報(bào)警指示燈JQQ0.3開關(guān)JQ執(zhí)行M11Q1.0機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)右M12Q1.1機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)左M21Q1.2上下運(yùn)行電機(jī)上M22Q1.3上下運(yùn)行電機(jī)下MAQ1.4傳送帶A電機(jī)MBQ1.5傳送帶B電機(jī)FC1FC1手動(dòng)控

15、制FC2FC2自動(dòng)控制3、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線PLC控制電路設(shè)計(jì)為了滿足機(jī)械手正常運(yùn)轉(zhuǎn)的功能要求，我們設(shè)計(jì)下面的主電路圖和外部接線圖。3.1、主電路圖圖3.1主電路3.2、PLC外部接線圖圖3.2 PLC外部接線圖4、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線PLC梯形圖軟件設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)加工的工作過程，以下為我們設(shè)計(jì)的PLC系統(tǒng)工作流程圖和PLC程序。4.1、PLC系統(tǒng)工作流程圖圖4.1流程圖4.2、OB1程序初始啟動(dòng)控制程序；啟動(dòng)按鈕和停頓按鈕程序，用兩個(gè)FC功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和點(diǎn)動(dòng)控制的切換；系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。機(jī)械手先啟動(dòng)，上升到位并停頓，等待工件到位；機(jī)械手向上運(yùn)行電機(jī)啟動(dòng)；機(jī)械手向左運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)檢測到上升位時(shí)

16、才能執(zhí)行；機(jī)械手向下運(yùn)行電機(jī)啟動(dòng)；機(jī)械手向右運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)檢測到上升位時(shí)才能執(zhí)行；傳送帶A、B指示燈啟動(dòng)；報(bào)警觸發(fā)程序，當(dāng)上下兩個(gè)限位開關(guān)同時(shí)檢測到時(shí)，開場報(bào)警；當(dāng)傳送帶A長時(shí)間一直工作觸發(fā)報(bào)警信號；報(bào)警電路啟動(dòng)程序；夾取工件程序，啟動(dòng)開關(guān)JQ執(zhí)行；4.3、FC1功能程序：點(diǎn)動(dòng)控制FC1功能的程序，控制四個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制，常閉觸點(diǎn)為互鎖；4.4、FC2程序自動(dòng)控制FC2功能的程序，實(shí)現(xiàn)循環(huán)搬運(yùn)工作；啟動(dòng)傳送帶A、B和指示燈A、B；指示燈的閃爍用時(shí)鐘存儲(chǔ)器位M1.5來實(shí)現(xiàn)，MB用來自鎖，當(dāng)SQ0檢測到位時(shí)，停頓傳送帶A以及指示燈A；當(dāng)A拖開工件移至指定位置時(shí),由SQ

17、0檢測到位并計(jì)數(shù)，停頓傳送帶A，機(jī)械手開場左轉(zhuǎn)，當(dāng)SQ1檢測到位，機(jī)械手停頓左轉(zhuǎn)并開場向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)SQ5檢測到位，向下停頓運(yùn)行；機(jī)械手下降到位后，自動(dòng)夾取工件，開場上升，當(dāng)SQ4檢測到位時(shí)停頓向上運(yùn)行；機(jī)械手夾著工件向右轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)工作臺(tái)(右轉(zhuǎn)到位SQ2檢測)，并下降到位，斷開開關(guān)JQ，將工件放在工作臺(tái)；將工件放在工作臺(tái)上，上升等待20秒再下降到位；下降到位，機(jī)械手自動(dòng)夾取工件；夾取工件上升到位，開場右轉(zhuǎn)到傳送帶B(右轉(zhuǎn)到位SQ3檢測)，M0.3啟自鎖作用；右轉(zhuǎn)到傳送帶B，機(jī)械手開場下降，下降到位后自動(dòng)斷開JQ放下工件,傳送帶B移走工件,機(jī)械手上升到位，當(dāng)傳送帶A處又檢測到工件，機(jī)械手將繼續(xù)搬運(yùn)加

18、工,如此循環(huán)進(jìn)展。5、機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線PLC控制系統(tǒng)仿真測試翻開S7-PLCSIM時(shí)，會(huì)彈出如圖5.1所示的界面。單擊STOP、RUN或RUN-P，可以令PLC處于相應(yīng)的運(yùn)行模式。下載程序之前，應(yīng)先翻開PLCSIM仿真器，選中所要仿真的塊對象，單擊下載按鈕，可將數(shù)據(jù)下載到仿真PLC中。單擊RUN，選中相應(yīng)的開關(guān)量模擬框，以模擬開關(guān)量，另外也可以通過仿真器看到仿真結(jié)果。1啟動(dòng)開關(guān)，傳送帶開關(guān)按下，傳送帶A、B工作。圖5.1 S7-PLCSIM仿真界面2當(dāng)有傳送帶A有產(chǎn)品時(shí)，傳送帶A停頓，機(jī)械手向左運(yùn)動(dòng)。圖5.2 S7-PLCSIM仿真界面6、設(shè)計(jì)小結(jié)6.1、設(shè)計(jì)總結(jié)針對機(jī)械手自動(dòng)搬運(yùn)線任務(wù)，采用西門子300PLC，設(shè)計(jì)出了梯形圖程序，經(jīng)過仿真調(diào)試，完成了機(jī)械手自動(dòng)控制、點(diǎn)動(dòng)控制等功能。通過本次課程設(shè)計(jì)，我們才明白理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要性，不僅穩(wěn)固了我們的理論