【正文】 術(shù)基本已經(jīng)成熟，其中得到愈來愈廣泛的就是采用PLC控制搬運(yùn)機(jī)械手來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)所需的裝置，本次課題是采用PLC的機(jī)械手應(yīng)用于碎紙機(jī)刀片的加工系統(tǒng)。機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要木的是培養(yǎng)一種對(duì)PLC的認(rèn)知方法。東莞理工學(xué)院城市學(xué)院本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)畢業(yè)論文題目： 基于PLC控制的碎紙 機(jī)刀片加工系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名： 陳樹明 學(xué) 號(hào)： 200940501205 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè) 班 級(jí)： 09機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化（2）班 指導(dǎo)教師姓名及職稱： 張錦榮 講師 起 止 時(shí) 間: 2013 年 3 月—2013 年 6 月2摘 要目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力建材。這次我畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：“基于PLC控制的碎紙機(jī)刀片加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)”。并且機(jī)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時(shí)期功能范圍得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過在東莞精銳五金有限公司的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于PLC對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的控制設(shè)計(jì)有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了許多PLC方面的知識(shí)，而對(duì)于PLC方面的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。與個(gè)人計(jì)算機(jī)的PC相區(qū)別，用PLC表示。顯然，將計(jì)算機(jī)功能的完備、靈活、通用與繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制造一種新型的工業(yè)控制裝置成為電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，它的幾種常見的控制類型為邏輯控制、生產(chǎn)監(jiān)控、模擬量控制、閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置和繼電器控制系統(tǒng)類似，PLC控制系統(tǒng)也是由輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。即用戶通過編程器輸入的用戶程序。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。 CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。I/O模塊：PLC的對(duì)外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)：PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。 PLC的選型考慮到機(jī)械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用PLC作為核心控制器，各控制對(duì)象都必須在PLC的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，所以PLC采用日本三菱公司的FX2N32MR型PLC(16點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出)。這就是接通電源后的初始操作（見圖）。 I/O工作過程框圖I/O處理過程，： I/O處理過程圖（1）數(shù)據(jù)輸入/輸出——I/O狀態(tài)刷新 采樣輸入信號(hào) 送出處理結(jié)果輸入映像存儲(chǔ)器及其刷新——對(duì)應(yīng)于輸入端子狀態(tài)的數(shù)據(jù)區(qū)PLC中的CPU是不能直接從與外部接線端子打交道的。接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段，直至信號(hào)的輸出。即：輸出映像存儲(chǔ)器——隨時(shí)刷新輸出鎖存器——每周期刷新一次（刷新后的輸出狀態(tài)一直保持到下一次刷新）同樣，兩次刷新的間隔僅幾十mS，即使考慮電路的電氣慣性（延遲）時(shí)間，仍可認(rèn)為輸出是及時(shí)的。執(zhí)行程序前，復(fù)位t1，執(zhí)行程序開始t1計(jì)時(shí)，完畢后立即復(fù)位t1，表示程序執(zhí)行正常。（2） 執(zhí)行用戶程序3. 執(zhí)行外設(shè)命令每次執(zhí)行完用戶程序，輸出后，就進(jìn)入服務(wù)外設(shè)命令的操作，如沒有外設(shè)命令，自動(dòng)循環(huán)掃描。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。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 。一般專用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。 機(jī)械手的選擇由于機(jī)械手是在搬運(yùn)中的應(yīng)用，所以采用傳送帶的機(jī)械手類型，有4個(gè)自由度（上升、下降、前進(jìn)、后退）。當(dāng)物品吸緊時(shí)，手臂上升；到上限位時(shí)，上升限位開關(guān)LS4閉合，手臂右移；右移到位時(shí)，右移限位開關(guān)LS1閉合，手臂下降；下降到下限位時(shí)，下降限位開關(guān)LS3閉合，吸盤放開刀片，物品被放到傳送帶B，傳送帶B運(yùn)走刀片，一個(gè)循環(huán)結(jié)束，再重復(fù)。 機(jī)械手PLC步進(jìn)梯形圖之二1S到達(dá)之后，T0時(shí)間繼電器閉合，S23線圈得電置位，Y001線圈復(fù)位，機(jī)械手開始上移，當(dāng)機(jī)械手到達(dá)B缸的上移限位時(shí)，X004閉合，S24線圈得電置位，Y000線圈得電輸出，機(jī)械手開始右移，到達(dá)右移限位時(shí)，X001閉合，由于X005和Y003初始狀態(tài)是處于閉合狀態(tài)，S25線圈得電置位，機(jī)械手下移，到達(dá)下移限位時(shí)，X003閉合，S26線圈得電置位。刀片未完全運(yùn)走（計(jì)時(shí)未到）時(shí)，則應(yīng)等待傳送帶電動(dòng)機(jī)停止后再將刀片移走。10. 按下停止按鈕SB1或斷電時(shí)，機(jī)械手停止在現(xiàn)行工步上，重新起動(dòng)時(shí)，機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)工作。數(shù)據(jù)對(duì)象有I/O開關(guān)型、I/O數(shù)值型、I/O字符型、內(nèi)存開關(guān)型等8種類型。組態(tài)王實(shí)現(xiàn)圖形動(dòng)畫設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立相關(guān)性連接，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的動(dòng)畫屬性。經(jīng)過兩個(gè)多月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值!有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。[4]王世剛，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2012。[8]張運(yùn)剛，三菱FX2NPLC技術(shù)與應(yīng)用，北京：人民郵電出版社，2007。[12]汪志峰，工控組態(tài)軟件，北京：電子工業(yè)出版社，2007。在此表示深深的感謝和崇高的敬意。在設(shè)計(jì)完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到設(shè)計(jì)的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！32