机械手控制系统设计3

模块三 复杂控制系统设计,项目四 机械手控制系统设计,机械工程技术系,项目背景,1,机电一体化设备组装与调试全国技能竞赛实训考核装置，其中搬运机构由气动式机械手完成。,上料机构,上料检测机构,搬运机构,分拣机构,传送机构,原位,下降,夹紧,上升,左行,下降,松开,上升,右行,原位,课程内容A项目,2,项目B,机电一体化设备组装与调试全国技能竞赛实训考核装置搬运机构控制系统设计,教学目的,3,2,4,掌握机械手PLC控制系统的设计方法。,了解机械手控制系统中各元器件的作用,教学目的,3,教学要求,4,2,3,4,根据设计方案安装、调试PLC控制系统。,分析机械手控制系统的功能和技术要求,教学要求,5,6,撰写设计文档与调试报告。,能力目标,5,2,3,4,能对整个设计过程撰写设计说明书进行文件资料存档,能对机械手控制系统进行分析,能力目标,初步设计 方案,第一组,第二组,第三组,第四组,第五组,小组汇报,6,第六组,自评、互评,7,互相评价及优缺点分析,点评及核心知识点,8,各组制定的方案中需要修改和补充的地方,（一）点评,（二）机械手的控制方式,机械手有手动、单步、单周期、连续和回原位5种工作方式，用开关SA进行选择。,点评及核心知识点,8,为什么要设置5种工作方式？,（二）机械手的控制方式,1,2,3,4,单步工作方式时，机械手在原位，每按一次启动按钮（SB3），向前执行一步 。,手动工作方式时，用各操作按钮（SB5、 SB6、 SB7、 SB8、SB9、SB10、 SB11 ）来点动执行相应动作。,5,返回原点工作方式时，按下回原位按钮SB11，机械手自动回到原位状态。,单周期工作方式时，机械手在原位，按下启动按钮SB3，自动执行一个工作周期，最后返回原位 。,连续工作方式时，机械手在原位，按下启动按钮SB3，机械手连续重复进行工作 。,点评及核心知识点,8,（三）复杂程序设计思路与步骤,1.确定程序的总体结构,将系统的程序按工作方式和功能分成若干部份，用工作方式、功能的选择信号作为跳转的条件。确定了系统程序的结构形式，然后分别对每一部份程序进行设计。,点评及核心知识点,8,2.分别设计局部程序,公共程序和手动程序相对较为简单，一般采用经验设计法进行设计；自动程序相对比较复杂，对于顺序控制系统一般采用顺序控制设计法，先画出其自动工作过程的功能表图，再选择某种编程方式来设计梯形图程序。,3.程序的综合与调试,进一步理顺各部分程序之间的相互关系，并进行程序的调试。 PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试过程。,点评及核心知识点,8,（四）程序内容,PLC应用程序应最大限度地满足被控对象的控制要求，在构思程序主体的框架后，要以它为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序。经过不断他调整和完善。使程序能完成所要求的控制功能。,（1）初始化程序,（2）检测、故障诊断、显示程序,（3）保护、联锁程序,点评及核心知识点,8,点评及核心知识点,8,（五）控制要求分析,1,机械手的夹紧、松开由只有一个线圈（YV5）的两位电磁阀驱动气缸完成。,2,3,4,机械手的上下左右分别有限位开关SQ1、 SQ2、 SQ3、 SQ4 。,机械手升降和左右移动分别由两个具有双线圈的两位电磁阀驱动气缸完成，上升下降对应线圈YV1、YV2，左行右行对应线圈YV3、YV4。,5,机械手处于右上位，除线圈YV5通电外其他线圈全部断电的状态为机械手原位 。,夹持装置不带限位开关，通过一定的延时表示夹持动作的完成 。,（六）气动控制原理,YV1,YV2,YV3,YV4,YV5,点评及核心知识点,8,（六）气动控制原理气缸,点评及核心知识点,8,（六）气动控制原理双向电磁阀,点评及核心知识点,8,（六）气动控制原理单向电磁阀,点评及核心知识点,8,单控，类似于点动控制,（六）气动控制原理气动手爪控制,手爪夹紧松开由单向控制阀控制,点评及核心知识点,8,点评及核心知识点,8,1、 YV5处于何状态时机械手夹紧？,2、 突然断电、PLC出现故障时怎么办？,安全问题不容忽视！,（七）需要注意的问题,设计方案确定,9,1,确定程序结构：公用程序、自动程序、手动程序和回原位程序四部分。,自动程序包括单步、单周期和连续工作。,2,3,采用跳转指令或子程序调用指令保证自动程序、手动程序和回原位程序不会同时执行。,保证在紧急情况下能可靠切断负载电源，设置交流接触器KM。,4,安全第一！,方案实施,10,完善细节，开始程序设计：,要 求：,1、以小组为单位，自主分工，人人参与。,2、有分工、更有协作。,3、方案合理可行。,5、注意安全问题的设计。,4、I/O分配符合要求。,参考方案,11,外部硬件线路图设计,PLC程序设计,参考方案,I/O分配、PLC选型,PLC I/O分配,1,（一）I/O点数统计,PLC I/O分配,1,（二）PLC选型,三菱公司FX2N系列PLC吸收了整体式和模块式PLC的优点，有强大的功能和很高的运行速度，可用于较高的机电一体化控制系统，还可以配备扩展单元和模块，根据现场功能需要组成不同的控制系统。,系统要求18个输入点、5个输出点，每项考虑20%的余量，应该可以满足本机在使用过程中增加新功能、进行扩展等要求，故最终选择三菱FX2N-48MR作为PLC控制系统的基本单元。,PLC I/O分配,1,（三）I/O配置,外部硬件线路设计,2,安全第一！,PLC程序设计,3,（一）总体程序设计,方案一,方案二,PLC程序设计,3,（二）PLC程序设计,公用程序,PLC程序设计,3,（二）PLC程序设计,手动程序,PLC程序设计,3,（二）PLC程序设计,自动程序功能图,单步、单周期、连续三种方式如何在自动程序中实现呢？,PLC程序设计,3,（二）PLC程序设计,用M1实现连续与单周期的转换,用M2实现单步的转换,PLC程序设计,3,（二）PLC程序设计,回原点程序,程序综合与模拟调试,12,评价与技术交流,