PLC课程设计--机械手动作的模拟

1、专业方向模块综合设计报告（06电气工程及其自动化）一、课程设计的目的和任务：本课程是电气工程及电气自动化专业在掌握所学习的专业基础课 专业课基础上一 次叫全面的实习训练，通过完成一个具有较完善功能的设计课题，大到训练学生综合运用所学知识的能力。其基本目的是：培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已学的理论和生产实习知识去分析和解决工程实际问题的能力，学习工业自动化网络一个完整系统设计的一般方法，掌握运用专业课、专业基础课的知识解决自动化网络方面常见实际问题的能力。进行基本技能训练，如利用设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、试验设备进行调试和数据处理等。陪养学生的创新能力。二、设计

2、方式1、根据课程设计任务书提出的控制要求选择系统方案和控制方式2、合理选择元器件型号，正确进行硬件电路设计和软件调试。3完成电路设计、编写完成实时控制程序或编写完仿真程序。4调试和完成控制系统，使之满足控制要求。5编写课程设计说明书。三、机械手及其应用 机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹极其它要求，实现抓取，搬运工件或操做工具的自动化装置。在我国由于大多数工业机器人所执行的工作为模拟人的手臂而工作，因而通常把工业机器人称做操作机械手。四、机械手的特点：（1） 对环境的适应性强 能代替人从事危险，有害的工作。在长时间工作对人体有害的场所，机械手不受影响，只

3、要根据工作环境进行合理的设计，选择适当的材料和结构，机械手就可以在异常高温或低温，异常压力和有害气体，粉尘，放射线作用下，以及冲压，灭等危险环境中胜任工作。（2） 机械手能持久，耐劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并能扩大和延伸人的功能。（3） 由于机械手的动作准确，因此可以稳定和提高产品的质量，同时又可以避免人为的操作错误。（4） 机械手特点是通过用工业机械手的通用性，灵活性好，能很好的适应产品的不断变化，以满足柔性生产的需要。因此采用机械手最明显的特点是提高劳动生产率和降低成本。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技

4、术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。例如：在机床加工，装配作业，劳动条件差，单调重复易于疲劳的工作环境以及在危险场合下工作等。随着工业技术的发展，工业机器人与机械手的应用范围不断扩大，其技术性能也在不断提高。在国内，应用于生产实际的工业机器人特别是示教再现性机器人不断增多，而且计算机控制的也有所应用。在国外应用于生产实际的工业机器人多为示教再现型机

5、器人，而且计算机控制的工业机器人占有相当比例。带有“触觉”，“视觉”等感觉的“智能机器人”正处于研制开发阶段。带有一定智能的工业机器人是工业机器人技术的发展方向。五、控制要求图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。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，机械手下降，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，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，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、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，

6、即为： 六、机械手动作的模拟实验面板图：此面板中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。七、输入/输出接线列表面板SB1SB2SQ1SQ2SQ3SQ4PLCI0.0I0.5I0.1I0.2I0.3I0.4面板YV1YV2YV3YV4YV5HLPLCQ0.0Q0.1Q0.2Q0.30Q0.4Q0.5八、 工作过程分析：当机械手处于原位时，上升限位开关I0.2、左限位开关I0.4均处于接通（“1”状态），移位寄存器数据输入端接通，使M10.0置“1”，Q0.5线圈接通，原位指示灯亮。按下启动按钮，SB1置“1”，产生移位信号，M10.0的“1”

7、态移至M101，下降阀输出继电器I0.0接通，执行下降动作，由于上升限位开关U0.2断开，M10.0置“0”，原位指示灯灭。当下降到位时，下限位开关SQ1接通，产生移位信号，M10.0的“0”态移位到M10.1，下降阀Q0.0断开，机械手停止下降，M10.1的“1”态移到M10.2，M20.0线圈接通，M20.0动合触点闭合，夹紧电磁阀Q0.1接通，执行夹紧动作，同时启动定时器T37，延时1.7秒。机械手夹紧工件后，T0动合触点接通，产生移位信号，使M10.3置“1”，“0”态移位至M102.，上升电磁阀YQ0.2接通，I0.1断开，执行上升动作。由于使用S指令，M20.0线圈具有自保持功能，

8、Q0.1保持接通，机械手继续夹紧工件。当上升到位时，上限位开关I0.2接通，产生移位信号，“0”态移位至M10.3，Q0.2线圈断开，不再上升，同时移位信号使M10.4置“1”，Q0.4断开，右移阀继电器Q0.3接通，执行右移动作。待移至右限位开关动作位置，I0.3动合触点接通，产生移位信号，使M10.3的“0”态移位到M10.4，Q0.3线圈断开，停止右移，同时M10.4的“1”态已移到M10.5，Q0.0线圈再次接通，执行下降动作。当下降到使I0.1动合触点接通位置，产生移位信号，“0”态移至M10.5，“1”态移至M10.6，Q0.0线圈断开，停止下降，R指令使M20.0复位，Q0.1线

9、圈断开，机械手松开工件；同时T38启动延时1.5秒，T1动合触点接通，产生移位信号，使M10.6变为“0”态，M10.7为“1”态，Q0.2线圈再度接通，I0.1断开，机械手又上升，行至上限位置，I0.2触点接通，M10.7变为“0”态，M11.2为“1”态，I0.2线圈断开，停止上升，Y004线圈接通，X003断开，左移。到达左限位开关位置，X004触点接通，M11.2变为“0”态，M11.3为“1”态，移位寄存器全部复位，Q0.4线圈断开，机械手回到原位，由于I0.2、I0.4均接通，M10.0又被置“1”，完成一个工作周期。再次按下启动按钮，将重复上述动作。九、PLC控制系统设计步骤1、

10、分析控制系统的要求，确定控制任务：首先分析机械手的控制功能，确定控制任务。2、选择和确定用户I/O设备：根据传统控制线路，确定出PLC改造所需的各种输入/输出设备，即各种按钮、开关、继电器和接触器等。3、PLC和相应I/O模块的选择：统计所需I/O的个数和信号的类型，并考虑一定I/O的余量（10%15%），选择合适的PLC和相应的I/O模块。十、控制系统的硬件设计（1）主电路的设计；（2）相关传感器的选择；（3）确定出输入、输出信号，画出PLC的I/O接线图；十一、控制系统的软件设计（1）首先分别设计出机械手各部分的控制软件梯形图；（2）整体控制软件梯形图设计；十二、联机调试；十三、PLC机械

11、手接线图十四、PLC程序编写 主站程序：从站程序：十五、主从的建立十六、设计总结 在这次两个星期的工业网络课程设计过程中，当刚拿到课题是，对这次课题的实际内容和方法还是很模糊，只能去图书馆，上网，以及平时做的实验中找突破口，在经过几天的查找和学习，对此次课题有了初步的设计思路和方法，接下来的几天里，通过对资料的分析，有了初步的模块，在PLC设计和应用上也得到了一定的使用方法，接下来就是对程序的编写，在平时的课堂上虽然老师都有讲解，但真正到了应用时还是存在很多的问题，再通过资料的辅助和老师的细心讲解，知道了如何编程，如何设置主从，以及主从间的连接方式和使用方法，在借下来对程序的调试过程中虽然出现的大大小小的一些问题，但都能够自己找出原因并解决，我觉的这