毕业设计（论文）-PLC控制的气动移载机.doc

无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计说明书（论文）PLC控制的气动移载机摘 要 :论述了基于 PLC 控制的气动移载机的特点 、组成 、动作顺序及软件的编制 。装置主要由执行部分（主体为带磁性开关气缸的横向移动轴、竖向升降轴、工件旋转轴、工件回转轴和工件夹持装置）及控制部分（PLC和电磁阀等）组成。关键词 : PLC ; 气动 移载机 1 引言1.1 主要任务气动移载机是为了满足各种生产线上工件的移送、搬运，或需要对工件进行成百上千次的移载操作而专门设计的专用设备。它有自动控制和手动控制两种方式，具体控制要求如下：1.自动控制要求1）系统应设有紧急停止按钮、故障报警连锁及故障排除复位按钮。2）系统可以有三种运行模式：A. 单工步运行模式：每按一次“步进”按钮，移载装置按顺序向前执行一个动作后停止。B. 单循环运行模式：按下“单循环”按钮，移载装置循环一个周期动作后，自动停止在原点。C. 自动循环运行模式：按下“自动”按钮，移载装置自动循环执行各工步工作，按“停止”按钮停止。 装置动作顺序：初始状态：移载装置原位等待当产品输送到位检测发信号挡位气缸伸出（行程50mm）夹紧气缸伸出（行程100mm）移载装置下降（行程400mm）气动手爪气缸夹紧工件（工件直径15mm）升降轴上升回转轴回转90度，旋转轴旋转270度横向移动轴横移（行程600mm）升降轴下降手爪松开放工件升降轴上升，回转轴及旋转轴动至原位横向轴移至原位2. 手动控制要求 手动操作：用按钮对移载装置的每一种动作进行单独控制。例如，当选择上/下运动时，按下启动按钮，移载装置上升；按下停止按钮时，移载装置下降。其他动作，以此类推。1.2 设计要求气动部分在本设计中主要用作驱动动能，通过电磁阀的通断来控制相应的气缸的伸缩，来实现流水线上工件的移动。这一部分主要包括气源、气动执行元件、气动控制阀和气动辅件组成。电气部分在本设计中主要用来给气动部分一个控制信号，在这一部分中设计了较多的位置检测开关，用来检测气缸的伸出和缩回是否到位，从而进行下一步的动作。气动部分和电气部分之间主要靠电磁阀来建立起联系，电磁阀受控于PLC，用来控制气动传动的方向，使两者之间的桥梁，有着不可替代的作用。附加控制部分主要是触摸屏（人机交互）等组成部分，触摸屏位于PLC的上位，用来控制和监测整个系统的运行状况。操作人员使用人机界面（触摸屏）,由触摸屏提供一个开始工作的信号，PLC接受到信号，则利用自身的功能进行输入传送、执行程序指令、输出3个阶段来完成控制过程，从而来控制气动部分的电磁阀导通和通断，电磁阀的导通和通断就会控制气压不同的运动方向，从而控制气缸的动作，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。这样就完成了我们整个设备的流程。2 方案2.1移载机的机构示意图图中为一个将工件由A处传送到B处的移载机，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动汽缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，移载机下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，线圈，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动汽缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：原位 下降 夹紧 上升 右移 左移 上升 放松 下降2.2动作过程分析当移载机处于原位时，上升限位开关1003、左限位开关1004均处于接通（1状态），移位寄存器数据输入端接通，使3100置“1”，2005线圈接通，原位指示灯亮。按下起动按钮，1000置“1”，产生移位信号，3100的“1”态移到3101，下降电磁阀输出继电器2000接通，执行下降动作，由于上升限位开关1003断开，3100置“0”，原位指示灯灭。当下降到位时，下限位开关1002接通，产生移位信号，3100的“0”态移位到3101，下降电磁阀2000断开，移载机停止下降，3101的“1”态移到3102，同时3300线圈置位接通，3300动合触点闭合，夹紧电磁阀2001接通，执行夹紧动作，同时起动定时器8000，延时1.7秒。移载机夹紧工件后，8000动合触点接通，产生移位信号，使3103置“1”，“0”态移位至3102，上升电磁阀2002接通，下限位开关1002断开，执行上升动作。由于使用保持指令，3300线圈具有自保持功能，2001保持接通，移载机夹紧工件。当上升到位时，上限位开关1003接通，产生移位信号，“0”态移位至3103，2002线圈断开，不再上升，同时移位信号使3104置“1”，左限位开关1004断开，右移电磁阀2003接通，执行右移动作。待移至右限位开关动作位置，右限位开关1005动合触点接通，产生移位信号，使得3103的“0”态移至3104，右移电磁阀2003线圈断开，停止右移，同时3104的“1”态已经移到3105中，下降电磁阀2000再次接通，执行下降动作。当下降到使下限位开关1002动合触点接通位置，产生移位信号，“0”态移至3105，“1”态移至3106，下降电磁阀2000线圈断开，停止下降，同时产生复位指令使得3300线圈复位，夹紧线圈2001断开，移载机送开工件；同时定时器8001起动延时1.5秒，当8001动合触点接通，产生移位信号，使3106变为“0”态，3107为“1”态，上升电磁阀2002再次接通，下限位开关1002断开，移载机又上升，行至上限位位置，上限位开关1003接通，3107变为“0”态，3108为“1”态，2002线圈断开，停止上升，左移电磁阀2004线圈接通，上限位开关1003断开，移载机左移。到达左限位开关位置，1004触点接通，3108变为“0”态，3109为“1”态，移位寄存器全部复位，左移电磁阀2004断开，移载机回到原位，由于左限位开关1004、上限位开关1003均接通，3100又被置“1”，完成一个工作周期。再次按下起动按钮，将重复上述工作。3气动系统设计 3.1系统整体气动设计图 1 气动移载机原理图11 左右移动气缸 21 复位进退气缸 31 升降气缸 41 抓紧手51物料块 61传感器 71圆柱导轨 81支架 91底座抓紧手4 可以抓住物料块 5 ,且抓紧手在升降缸 3 的作用下可以上下移动 。抓紧手连同升降缸在左右移动气缸 1 的作用下沿着圆柱导轨 7 可以左右移动 ,最后在复位进退气缸 2 的作用下将物料块送回原始位置 ,为下一个工作周期准备 ,以实现循 环 。此装置能够实现物料在一个平面内搬运 。左右移动行程为100 mm ,上下移动行程为 400 mm ,根据行程选择不同的气缸 ,气缸 1、2 行程为600 mm ,气缸 3 行程为 600mm 。气缸选用法兰式安装 。为了防止工件偏移 ,在气置导向支架 ,用螺钉固定在底座 9 上 ;气缸和支架用螺栓连接 ;支架用螺栓固定在底座上 在左右移动气缸的缸体上安装了两个磁性开关用于左右极限位置检测 ;在底座上安装了一个微动开关用于物料块下限位置检测 。操作面板安装在电控箱上 ,与实验装置主体是分离的 。PLC 可编程序控制器 、电磁阀 、真空发生器等均放置在电控箱里3.2气缸的选择1、类型的选择 根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；高温环境下需选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需要选用无给油或无油润滑气缸等。2、安装形式 根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。3、作用力的大小即缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力，根据不同速度选择不同的负载率，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源。在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，以减小气缸的外形尺寸。4、活塞行程与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加1020的余量。5、活塞的运动速度主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为50800/s。对高速运动气缸，应选择大内径的进气管道；对于负载有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气液阻尼缸，则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进气节流调速；要求行程末端运动平稳避免冲击时，应选用带缓冲装置的气缸。气缸的选型程序1：根据操作形式选定气缸类型：气缸操作方式有双动，单动弹簧压入及单动弹簧压出等三种方式程序2：选定其它参数：1、选定气缸缸径大小 根据有关负载、使用空气压力及作用方向确定2、选定气缸行程 工件移动距离3、选定气缸系列4、选定气缸安装型式 不同系列有不同安装方式，主要有基本型、脚座型、法兰型、U型钩、轴耳型5、选定缓冲器 无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、油压吸震器6、选定磁感开关 主要是作位置检测用，要求气缸内置磁环7、选定气缸配件 包括相关接头根据设计要求以及相关知识说明，对比优缺点和个适用场所，本设计选8个气缸的协调动作来完成：A挡位气缸，可实现的动作为：工件到达移行位置时前挡位气缸伸出，判别工件到位，此时挡位气缸缩回；双作用，行程50mm；B夹紧气缸，可实现伸出、缩回的动作；双作用，行程100mm；C下降气缸，可实现伸出、缩回动作；单作用，行程400mm；D横移气缸，可实现伸出、缩回动作；双作用，行程600mm；E上升气缸，可实现伸出、缩回动作；单作用，行程400mm；3.3电磁阀的选择1.电磁阀工作原理电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。2.电磁阀的分类1)直动式电磁阀：原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。分布直动式电磁阀：原理： 它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。特点： 在零压差或真空、高压时亦能可*动作，但功率较大，要求必须水平安装。2)先导式电磁阀：原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。特点： 流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。3.电磁阀的选型1)安全性：1、腐蚀性介质：宜选用塑料王电磁阀和全不锈钢；对于强腐蚀的介质必须选用隔离膜片式。例CD-F. Z3CF。中性介质，也宜选用铜合金为阀壳材料的电磁阀，否则，阀壳中常有锈屑脱落，尤其是动作不频繁的场合。氨用阀则不能采用铜材。 2、爆炸性环境：必须选用相应防爆等级产品，露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种。3、电磁阀公称压力应超过管内最高工作压力。2)适用性：1.介质特性1.1质气，液态或混合状态分别选用不同品种的电磁阀，例ZQDF用于空气，ZQDFY用于液体， ZQDF2（或-3）用于蒸汽，否则易引起误动作。ZDF系列多功能电磁阀则可通通于气.液体。最好定时告明介质状态，安装用户就不必再调式。1.2介质温度不同规格产品，否则线圈会烧掉，密封件老化，严重影响寿命。1.3介质粘度，通常在50cSt以下。若超过此值，通径大于15mm用ZDF系列多功能电磁阀作特殊订货。通径小于15mm订高粘度电磁阀。 1.4介质清洁度不高时都应在电磁阀前配装反冲过滤阀，压力低时尚可选用直动膜片式电磁阀作例如CDP。 1.5介质若是定向流通，且不允许倒流ZDFN和ZQDFN单需用双向流通，请作特殊要求提出。1.6介质温度应选在电磁阀允许范围之内。2.管道参数2.1根据介质流向要求及管道连接方式选择阀门通口及型号。例如，用于一条管道向两条管道切换的，小通径的选CA5和Z3F，中等或大通径请选ZDFZ1/2。又如控制两条管道汇流的，请选ZDFZ2/1等。2.2根据流量和阀门Kv值选定公称通径，也可选同管道内径。请注意有的厂家未标有Kv值，往往阀孔尺寸小于接口管径，切不可贪图价低而误事。 2.3工作压差最低工作压差在0.04Mpa以上是可选用间接先导式；最低工作压差接近或小于零的必须选用直动式或分步直接式。 3.环境条件3.1环境的最高和最低温度应选在允许范围之内，如有超差需作特殊订货提出。3.2环境中相对湿度高及有水滴雨淋等场合，应选防水电磁阀 3.3环境中经常有振动，颠簸和冲击等场合应选特殊品种，例如船用电磁阀。 3.4在有腐蚀性或爆炸性环境中的使用应优先根据安全性要求选用耐发蚀 3.5环境空间若受限制，请选用多功能电磁阀，因其省去了旁路及三只手动阀且便于在线维修。4.电源条件4. 1根据供电电源种类，分别选用交流和直流电磁阀。一般来说交流电源取用方便。 4.2电压规格用尽量优先选用AC220V.DC24V。 4.3电源电压波动通常交流选用+%10%.-15%，直流允许%10左右，如若超差，须采取稳压措施或提出特殊订货要求。4.4应根据电源容量选择额定电流和消耗功率。须注意交流起动时VA值较高，在容量不足时应优先选用间接导式电磁阀。 5.控制精度5.1普通电磁阀只有开、关两个位置，在控制精度要求高和参数要求平稳时请选用多位电磁阀；Z3CF三位常开电磁阀，具有微启，全开和关闭三种流量； ZDFZ1/1组合多功能电磁阀具有全开、大开、小开、全开四种流量。5.2动作时间：指电信号接通或切断至主阀动作完成时间，只有本公司专利产品多功能电磁阀可对开启和关闭时间分别调节，不仅可满足控制精度要求，还可防止水锤破坏。5.3泄漏量 3)可靠性：1、工作寿命，此项不列入出厂试验项目，属于型式试验项目。为确保质量应选正规厂家的名牌产品。2、工作制式：分长期工作制，反复短时工作制和短时工作制三种。本公司常规产品均为长期工作制，即线圈允许长期通电工作。对于长时间阀门开通只有短时关闭的情况，则宜选用常开电磁阀。用在短时工作制而批量又 很大时，可作特殊订货以降低功耗。3、工作频率：动作频率要求高时，结构应优选直动式电磁阀，电源听优选交流。4、动作可靠性严格地来说此项试验尚未正式列入我国电磁阀专业标准，为确保质量应选正规厂家的名牌产品。有些场合动作次数并不多，但对可靠性要求却很高，如消防、紧急保护等，切不可掉以轻心。特别重要的，还应采取两只连用双保险。4)经济性：它选用的尺度之一，但必须是在安全、适用、可靠的基础上的 经济。经济性不单是产品的售价，更要优先考虑其功能和质量以及安装维修及其它附件所需用费用。更重要的是，一只电磁阀在整个自控系统中在整个自控系统中乃至生产线中所占成本微乎其微，如果贪图小便宜而错选早造成损害群是巨大的。安装注意事项如下：1、安装时应注意阀体上箭头应与介质流向一致。不可装在有直接滴水或溅水的地方。电磁阀应垂直向上安装。2、电磁阀应保证在电源电压为额定电压的15%-10%波动范围内正常工作。3、电磁阀安装后，管道中不得有反向压差。并需通电数次，使之适温后方可正式投入使用。4、电磁阀安装前应彻底清洗管道。通入的介质应无杂质。阀前装过滤器。5、当电磁阀发生故障或清洗时，为保证系统继续运行，应安装旁路装置。根据设计要求以及相关知识说明，对比优缺点和个适用场所，所有气缸均由电磁阀控制，因此选择8个电磁阀来控制8个气缸。从安装方便和维护备件的角度考虑，电磁阀尽量采用相同系列，信号电源采用DC24V，控制双作用气缸用二位五通电磁阀。电磁阀选用说明1）六个口径为40mm气缸是由二位五通电磁阀来控制，其电磁阀可采用电压为24VDC，DIN插座式。选用型号规格：二位五通，双线圈，电压：24VDC，DIN插座式，VFS42105DB042）两个口径为500mm气缸的是由二位五通电磁阀来控制，其电磁阀可采用电压为24VDC，直接出线式。选用型号规格：二位五通，双线圈，电压：24VDC，直接出线式，VFS12205GB013.4流量控制阀的选折流量控制阀的主要作用是用来控制经过阀体内的流量，通过控制流量的大小来实现控制气缸运动速度的快慢，从而可以达到控制生产速度和生产效率的目的。单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合式流量控制阀，单向节流阀也是必不可少的,一般直接安装在气缸上,但一组单向节流阀控制多个气缸同步运动的除外。现有的气动元件基本上都是无油润滑,可以不用油雾器。减压阀的调节范围上限不是越大越好,使用压力处于减压阀压力调节上限的30 %80 %时,稳压精度最高。如果系统中有高精度气动元件,且该元件的可靠性对系统性能影响较大,那么子系统的空气口元件) ,气孔接口螺纹制式并不一致,大部分为管螺纹,也有部分为锥管螺纹, 过滤器应选用25m 级的滤芯。应当注意的是,目前常见的气动元件(尤其是进因此选取管接头等辅件时,要能相匹配。管道连接管道连接件包括管子和各种管接头。有了管道和各种管接头，才能把气动控制元件、气动执行元件以及辅助元件等连接成一个完整的气动控制系统，因此，实际应用中，管道和管接头是不可缺少的。管道可分为硬管和软管两种。如总气管和支气管等一些固定不动的、不需要经常装拆的地方，使用硬管。连接运动部件和临时使用、希望装拆方便的管路应使用软管。硬管：铁管、铜管、黄铜管、紫铜管和硬塑料管等；软管：塑料管、尼龙管、橡胶管、金属编织塑料管以及挠性金属导管等等。常用的是紫铜管和尼龙管。管接头是连接、固定管道所必需的辅件，分为硬管接头和软管接头两类。硬管接头：有螺纹连接及薄壁管扩口式卡套连接，与液压用管接头基本相同。气动系统中使用的管接头的结构及工作原理与液压管接头基本相似，常用的软管接头形式有卡套式、扩口螺纹式、卡箍式、插入快换式等。对于通径较大的气动设备、元件、管道等可采用法兰连接。在本次设计中，我们要按照实际情况加以判断和选用管子和接头。3.5消声器的选折消声器是安装在空气动力设备(如鼓风机、空压机)的气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。消声器能够阻挡声波的传播，允许气流通过，是控制噪声的有效工具。作用：通过阻尼或增加排气面积来降低排气速度和功率，从而降低噪声的。类型：吸收型消声器、膨胀干涉型消声器和膨胀干涉吸收型消声器。最常用的是吸收型消声器。1. 吸收型消声器吸收型消声器是依靠吸声材料来消声的。吸声材料：玻璃纤维、毛毡、泡沫塑料、烧结材料等。消声原理是：当有压气体通过消声罩时，气流受到阻力，声能量被部分吸收而转化为热能，从而降低了噪声强度。特点及应用场合：吸收型消声器结构简单，用于消除中、高频噪声，可降噪约20dB，在气动系统中应用最广。消声效果大于20dBo在气压传动系统中，排气噪声主要是中、高频噪声，尤其是高频噪声，所以采用这种消声器是合适的。2膨胀干涉型消声器此类消声器结构很简单，相当一段比排气孔口径大的管件。当气流通过时，让气流在其内部扩散、膨胀、碰壁撞击、反射、相互干涉而消声。特点：排气阻力小，消声效果好，但结构不紧凑。应用场合：主要用于消除中、低频噪声，尤其是低频噪声。3膨胀干涉吸收型消声器此类消声器是上述两类消声器的组合，又称混合型消声器，特点及应用场合：消声效果好，低频可消声20dB，高频可消声约45Db。由于膨胀干涉吸收型消声器具有以上两类消声器的综合优点，为了给操作员工一个安静的生产环境，所以本次设计所选用的消声器是膨胀干涉吸收型消声器。3.6光电传感器的选择光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上（见下图）。在金属圆筒内有一个小的白炽灯做为光源。这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。 光电传感器的检测模式分为如下几类：对射式、反射板式、偏振反射板式、直反式、宽光束式、聚焦式、定区域式和可调区域式。其中，直反式、宽光束式，聚焦式、定区域式和可调区域式有时又归类于“光电接近检测模式”（注意：不要与电容式或电感式接近开关混淆）。对于光纤传感器，如使用对射光纤，则为对射式检测模式；如使用直反式光纤，则为接近式检测模式。超声波传感器分对射式和接近式两种检测模式。1、对射式对射式检测方式的发射器和接收器相互对射安装，发射器的光直接对准接收器。当被测物挡住光束时，传感器输出产生变化以指示被测物被检测到。（见下图） 对射式检测模式对射式是最早使用的一种光电检测模式。在调制光出现之前，发射器和接收器的对准是一个很大难题。今天，对于使用高能调制光的光电传感器，将发射器和接收器对准已非常容易。2、反射板式反射板式的检测模式中，一个传感器本身既有发射器又有接收器（见下图）。发射器发射光照到反射板上，反射光再返回接收器上。当物体挡住光束时，被测物就被检测到了反射板将发射光返回到接收器上本设计对光电没有太严格的要求，所以对射式检测模式和反射板式检测模式都可用。气动移载机控制硬件明细表元件规格数量挡位气缸A双作用气缸 缸径40行程50mm 带两个磁性开关CAIBN40501个夹紧气缸B双作用气缸 缸径40行程50mm 带两个磁性开关CAIBN401001个下降气缸C单作用气缸 缸径40行程50mm 带两个磁性开关CDAIBN5004002个上升气缸D单作用气缸 缸径40行程50mm 带两个磁性开关CDAIBN5004002个横移气缸E双作用气缸 缸径40行程50mm 带两个磁性开关CDAIBN5006002个电磁阀A二位五通 双线圈 电压24VDC 直接出线式 VFS42105DB046个电磁阀B二位五通 双线圈 电压24VDC 直接出线式 VFS12205GB012个传感器OMRON E3MC型（对射式）2个管接头JA-63-18-15032只消声器铜烧结型 圆形 1/8R（PT）AN101018个4 PLC和人机界面4.1PLC选择及使用要求：1）采用24V DC， 型号为FX on-40MR的PLC，输入为24点继电器接点，输出为1 6点，外部输入电源在机内， 内存程序循环扫描控制，处理速度平均为5U sb 程序容量950kb。 2）在外围设备方面， 采用便携式编程器FXl0P20P，或采用RS一232或RS一485通信方式，与上位机连接， 外部输入设备有行程开关、按钮和电磁阀等。外部输出设备有继电器指示灯等。IO点分配如图3。 3）编程时，要使用外： 部输入相应的端子设备号： 外部输入接点闭合，操作指示灯亮，输出断开，操作指示灯灭。4）时间定时器当前值设为0，定时器的点数为246 预置值0132767s 或00132767s，选用TO、T1时间继电器。 5）指令有LD，SET，AND，OUT，RET，END。6）用外围设备便携式编程器FXl0P20P将PLC梯形图程序用可识读的使用指令写入， 输入后PLC就按设计思路准确地完成各种操作。利用编程器还可以完成每一条程序的读出，搜索所需要的I0 记号或指令， 并可检查写入的程序中有无语法错误，正确无误且用强制输出可以测试运行。7）按设计思路编制的自动部分的程序梯形图如图4。按自动按钮x7接通状态转移到S2，按启动按钮X0接通状态转移到s20， 当手臂到达下限位使限位开关X1接通，状态转移到S21，而$20复位 s2l驱动Yl置位。延时2 S，当T0接通，启动短行程气缸， 真空皮碗将工件吸起，状态转移到$23，$23驱动Y3右移。移动到右限位，限位开关X3接通，状态转移到$24下降，下降到最低位X l限位开关接通 延时2 S时间继电器T 1常开触头接通， 短程气缸复位。状态转移到S26上升。上升到最高位 X 2接通，状态转移到$27左移。左移到最左位，使X4接通，返回到初始状态， 再开始第二个循环动作4.2简述表10-1 元件编号输入输出名称地址名称地址起动按钮1000下降电磁阀2000停止按钮1001夹紧电磁阀2001下限位开关1002上升电磁阀2002上限位开关1003右行电磁阀2003左限位开关1004左行电磁阀2004右限位开关1005原位指示灯20054.3PLC的外部输入输出电路 4.4系统主程序框图实现功能 :这台移载机具有左右移动 ,上下移动及对工件的夹紧和放松 ,推料进退功能 ,在 PLC 控制下可实现单步 、自动等多种工作方式 。另外 ,工件被移载机搬运完成以后 ,为满足续动作需要 ,还必须将此工件运送回原点位置 ,以供下次搬运需要 。移载机可完成的各种工作方式如下 :单步 :可实现“上升”、“下降”、“左移”、“右移”、“夹紧”、“放松”、“推料进”、“推料退”8 种点动操作 ;连续 :按下“起动”按钮后 ,移载机从原点位置开始连续不断的执行搬运工件的个步 。根据上述任务 ,先设计主程序框图 ,如图 3 所示图 3 主程序框图4.5系统主程序流程图移载机实现的动作 : 下降 吸料 上升 右移 再下降 松料 再上升 左移 推料进 推料退 。在这个装置中 ,我们只实现一个工件的循环动作 ,故在移载机回原点后 ,需将工件推回原来位置 。在 PLC 控制下可实现单动 、连续动作工作方式 。系统通电后 ,通过旋转按钮选择是单动还是连动 ,如果是单动则执行单动程序 ,否则执行连动程序 。单动工作方式 :利用按钮对移载机每一动作单独进行控制 。连续 : 按下起动按钮 ,移载机从原点开始 ,按工序自动循环工作 ,直到按下停止按钮 ,移载机在完成后一个周期的工作后 ,退回原点 ,自动停机 ,如图 4 所示 。连续动作顺序流程4.6梯形图4.7语句表步序指令地址/数据说明步序指令地址/数据说明0000LD1000取输入信号的上升沿0034ORLD0001DIFU32000035OR32000002LD3200原位输出0036LD31090003LD31090037OR10010004KEEP32010038SFT31010005LD10030039#31090006LD10040040LD3100原位输出0007ANDNT32010041OUT20050008OUT31000042LD31010009LD32000043OR31050010AND10030044OUT2000下降0011AND10040045LD31020012LD31010046LD00030013AND10020047TIM8000夹紧时间设置0014LD31020048#00170015AND80000049LD31020016ORLD0050LD31060017LD31030051KEEP33000018AND10030052LD33000019ORLD0053OUT2001夹紧0020LD31040054LD31030021AND10050055OR31070022ORLD0056OUT2002上升0023LD31050057LD31040024AND10020058OUT2003右移0025ORLD0059LD31080026LD31060060OUT2004左移0027AND80010061LD31060028ORLD0062LD00030029LD31070063TIM8001放松时间设置0030AND10030064#00150031ORLD0065FEND主程序结束0032LD31080066END总程序结束0033AND10044.8人机界面1）人机界面产品的定义 连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。 2）人机界面（HMI）产品的组成及工作原理 人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件（如JBHMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。 图1 人机界面硬件构成图2 人机界面软件构成3）人机界面产品的基本功能及选型指标 基本功能：设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等 数据、文字输入操作，打印输出 生产配方存储，设备生产数据记录 简单的逻辑和数值运算 可连接多种工业控制设备组网 选型指标：显示屏尺寸及色彩，分辨率 HMI的处理器速度性能 输入方式：触摸屏或薄膜键盘 画面存贮容量，注意厂商标注的容量单位是字节（byte）、还是位（bit） 通讯口种类及数量，是否支持打印功能 4）人机界面产品分类 薄膜键输入的HMI，显示尺寸小于5.7，画面组态软件免费，属初级产品。如POPHMI 小型人机界面 触摸屏输入的HMI，显示屏尺寸为5.712.1，画面组态软件免费，属中级产品 基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI，显示尺寸大于10.4，画面组态软件收费，属高端产品 5）人机界面的使用方法 明确监控任务要求，选择适合的HMI产品 在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件” 测试并保存已编辑好的“工程文件” PC机连接HMI硬件，下载“工程文件”到HMI中 连接HMI和工业控制器（如PLC、仪表等），实现人机交互 6）未来人机界面的发展趋势数字电路和计算机技术的发展，未来的人机界面产品在功能上的高、中、低划分将越来越不明显，HMI的功能将越来越丰富；5.7寸以上的HMI产品将全部是彩色显示屏，屏的寿命也将更长。由于计算机硬件成本的降低，HMI产品将以平板PC计算机为HMI硬件的高端产品为主，因为这种高端的产品在处理器速度、存储容量、通讯接口种类和数量、组网能力、软件资源共享上都有较大的优势，是未来HMI产品的发展方向。当然，小尺寸的（显示尺寸小于5.7寸）HMI产品，由于其在体积和价格上的优势，随着其功能的进一步增强（如增加IO功能），将在小型机械设备的人机交互应用中得到广泛