【正文】 型號為 FX2N64MR001 合計總數(shù)64 點 32 點輸入 DC24V32 點繼電器輸出尺寸 mm220 87 90 其性能價格都優(yōu)于其他 PLC FX2N系列是 FX系列 PLC家族中最先進的系列它能最大范圍地包容了標準特點程式執(zhí)行更快全面補充通訊功能適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊它可以為工廠自動化控制應用提供最大的 靈活性和控制能力 該型號 PLC有 32個輸入節(jié)點 32個輸出節(jié)點能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量 IO 點數(shù)分配 根據(jù)機械手動作流程分析及 IO點數(shù)確定可以確定電氣控制系統(tǒng)的 IO點分配如表 41 表 42 所示 表 41 機械手控制輸入點分配表 輸入設(shè)備 輸入點號 輸入設(shè)備 輸入點號 啟動按鈕 SB1 X000 手動下降按鈕 SB6 X016 停止按鈕 SB2 X001 手動左旋按鈕 SB7 X017 急停按鈕 SB3 X002 手動右旋按鈕 SB8 X020 左旋極限傳感器 ST2 X003 手動伸出按鈕 SB9 X021 右旋極限傳感器 ST3 X004 手動縮回按鈕 SB10 X022 上升限位傳感器 ST4 X005 手動吸氣按鈕 SB11 X023 下降限位傳感器 ST5 X006 手動放氣按鈕SB12 X024 手臂縮回限位傳感器 ST6 X007 超上升限位傳感器 ST8 X025 手臂伸出限位傳感器 ST7 X010 超下降限位傳感器 ST9 X026 工件檢測傳感器 PS1 X011 超 左 旋 限 位 傳 感 器 ST10 X027 手動 SA X012 超右旋限位傳感器 ST11 X030 自動 X013 超伸出限位傳感器 ST12 X031 復位按鈕 SB4 X014 超縮回限位傳感器 ST13 X032 手動上升按鈕 SB5 X015 表 42 機械手控制輸出點分配表 輸出設(shè)備 輸出點號 輸出設(shè)備 輸出點號 左旋電磁閥 6YA Y000 吸氣電磁閥 7YA Y006 右旋電磁閥 5YA Y001 放氣電磁閥 8YA Y007 縮回電磁閥 2YA Y002 報警指示燈 L11 Y010 伸 出 電 磁 閥 1YA Y003 手動指示燈 L12 Y011 上升電磁閥 4YA Y004 自動指示燈L13 Y012 下降電磁閥 3YA Y005 原位指示燈 L14 Y013 PLC 外部接線圖 根據(jù)表 4142 分配輸入輸出信號與 PLC 輸入輸出接口分配情況及所選定的 PLC 得到 PLC 的外部接線圖如圖 41 圖 41 PLC 外部接線圖 機械手控制原理 在 PLC 的控制下執(zhí)行機構(gòu)可實現(xiàn)手動自動等多種工作方式手動利用按鈕對機械手每一動作手動進行控制可實現(xiàn)上升下降前伸縮回正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)吸物放物等操作自動按下循環(huán)按鈕后機械手從原點位置開始連續(xù)不斷的執(zhí)行分揀物料的各步 按下啟動按鈕 SB1 系統(tǒng)初始化→擺動氣缸右旋→ 水平手臂伸出→垂直手臂下降→吸物→垂直手臂上升→水平手臂縮回→擺動氣缸左旋→垂直手臂下降→放物→垂直手臂的上升→回初始位置 系統(tǒng)程序的初始化 按下啟動按鈕 SB1 對控制系統(tǒng)進行功能檢測檢測正確后進入控制系統(tǒng)的軟件開始運行程序 擺動氣缸右旋 初始化程序正常運行后 PLC的輸入端 X000接通輸入輸出端 Y001輸出右旋按鈕 SB8 接通使三位四通電磁換向閥 12 的 5YA 得電擺動氣缸會執(zhí)行右旋的命令 水平手臂的伸出 擺動氣缸右旋到指定位置時 90度 PLC輸入端 X004接通輸入輸出端 Y003輸出手臂前伸 按鈕 SB9 接通使三位四通電磁換向閥 10 的 1YA 得電執(zhí)行手臂前伸動作 垂直手臂的下降 手臂前伸到指定位置 PLC輸入端 X010接通輸入輸出端 Y005輸出小臂下降按鈕 SB6 接通使三位四通電磁換向閥 11 的 3YA 得電執(zhí)行垂直手臂的下降動作 吸物 小臂下降到指定位置 PLC輸入端 X006接通輸入輸出端 Y006輸出吸盤吸氣按鈕 SB11 接通二位二通電磁閥 13 的 7YA 得電真空發(fā)生器 22 開始動作真空吸盤 26 將物料吸起 垂直手臂的上升 經(jīng)滑覺傳感器檢測到物料已經(jīng)被吸起時輸出端 Y004 輸出小臂上升按鈕SB5 接 通使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 4YA 得電執(zhí)行垂直手臂的上升動作 水平手臂的回縮 小臂上升到指定位置 PLC輸入端 X005接通輸入輸出端 Y002輸出水平縮回按鈕 SB10接通使三位四通電磁換向閥 10的電磁鐵 2YA得電執(zhí)行水平手臂回縮動作 擺動氣缸左旋 水平手臂回縮到指定的位置 PLC輸入端 X007接通輸入輸出端 Y000輸出左旋按鈕 SB7 接通三位四通電磁閥 12 的電磁鐵 6YA 得電執(zhí)行擺動氣缸的向左旋轉(zhuǎn) 垂直手臂的下降 擺動氣缸向左旋轉(zhuǎn)到指定位置 90 度 PLC 輸入端 X003 接通輸入輸出端Y005 輸出 垂直手臂下降按鈕 SB6 接通使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 3YA 得電執(zhí)行小臂的下降運動 放物 小臂下降到指定位置 PLC 輸入端 X006 接通輸入輸出端 Y007 輸出吸盤放氣按鈕 SB12 接通真空發(fā)生器停止工作真空消失壓縮空氣進入真空吸盤將物料與吸盤吹開 小臂上升 經(jīng)滑覺傳感器檢測到物料已經(jīng)放開輸出端 Y004 輸出小臂上升按鈕 SB5接通使三位四通電磁換向閥 10 的電磁鐵 2YA 得電執(zhí)行小臂上升動作 回到初始位置 小臂上升到指定位置 PLC 輸入端 X005 接通輸入自動重復以上動作 45 PLC 程序設(shè)計 總體程序框圖 設(shè)備有手動自動兩種工作方式其控制程序可分為自動控制程序和手動控制程序兩個模塊各模塊程序分開編寫結(jié)構(gòu)清晰便于調(diào)試和修改 在進行編程前應先繪制出整個控制程序的結(jié)構(gòu)框圖如圖 42 所示在該結(jié)構(gòu)圖中當操作方式選擇開關(guān)置于手動時輸入點 X012 接通執(zhí)行手動程序當操作方式選擇開關(guān)置于自動時輸入點 X013 接通執(zhí)行自動程序 圖 42 控制程序的結(jié)構(gòu)框圖 同是為了方便操作應設(shè)計一個機械手操作面板機械手操作面板如圖 43 所示 圖 43 機械手操作面板 初始化及報警程序 初始化及報警程序如圖 44 所示 圖 44 初 始化及報警程序 手動控制程序 手動控制程序用于實現(xiàn)機械手升降伸縮左右旋轉(zhuǎn)吸氣放氣及復位的運動在自動工作過程中若將手動自動轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動位置時輸入 X012 接通系統(tǒng)進入手動控制方式狀態(tài)此時按下相應的受動按鈕可實現(xiàn)手動上升下降左旋右旋伸出縮回吸氣放氣及復位動作手動操作程序如圖 45 所示 圖 45 手動操作程序 自動控制程序 分析知在自動工作方式下本機械手的運動是以開關(guān)量作為轉(zhuǎn)移信號按所設(shè)計的工藝流程一步一步地進行工作其控制過程為順序循環(huán)控制當機械手完成一次物料的吸放任務后返回原位為下一個任務做 好準備自動控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 46 所示 圖 46 自動控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 根據(jù)自動控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就可設(shè)計出自動控制的步進梯形圖如圖 47 所示 圖 47 自動控制步進梯形圖 圖 47 自動控制步進梯形圖 序 第五章 總結(jié)與展望 機械手的出現(xiàn)延伸和擴大了人的手足和大腦功能它可替代人從事危險有害有毒低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作代替人完成繁重單調(diào)重復勞動提高勞動生產(chǎn)率保證產(chǎn)品質(zhì)量隨著科學技術(shù)的發(fā)展和 PLC 在工業(yè)生產(chǎn)過程中的廣泛應用機械手技術(shù)方面的研究不斷得到創(chuàng)新促使成果不 斷涌現(xiàn) 本論文的設(shè)計主要取得了以下成果 對物料分揀機械手的結(jié)構(gòu)形式驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)等各組成部分進行了較為全面的分析最后得出其總體設(shè)計方案 氣動驅(qū)動系統(tǒng)是強的非線性系統(tǒng)其根本原因是空氣具有可壓縮性使得系統(tǒng)中存在流量飽和效應非線性摩擦力等因素實現(xiàn)氣缸的精度定位非常困難因此在其應用中要對各參數(shù)進行調(diào)定以達到比較理想狀態(tài) 機械手的控制系統(tǒng)采用了技術(shù)性可靠性非常高的 PLCPLC 控制的物料分揀機械手的研究是非常有新意有意義的有著廣泛的應用前景 參考文獻 〔 1〕張建民等機電一體化系統(tǒng)設(shè)計〔 M〕北京北京理工大學出版社 2021169～183 〔 2〕袁子榮液氣壓傳動與控制〔 M〕重慶重慶大學出版社 202139～ 241 〔 3〕陳懇楊向東劉莉等機器人技術(shù)應用〔 M〕北京清華大學出版社 2021106～111 〔 4〕陳奎生液壓與氣壓傳動〔 M〕武漢武漢理工大學出版社 202147～ 106 〔 5〕張鐵謝存禧機 器人學〔 M〕廣州華南理工大學出版社 2021115～ 138 〔 6〕費仁元張慧慧機器人設(shè)計和分析〔 M〕北京北京工業(yè)大學出版社1998190～ 234 〔 7〕王永章杜君文程國全數(shù)控技術(shù)〔 M〕北京高等教育出版社 2021251～ 273 〔 8〕郭愛芳王恒迪傳感器原理及應用〔 M〕西安西安電子科技大學出版社2021281～ 290 〔 9〕鄂大辛液壓傳動與氣壓傳動〔 M〕北京北京理工大學出版社 2021276～294 〔 10〕陸祥生楊秀蓮機械手理論及應用〔 M〕北京北京鐵道出版社 198540～63 〔 11〕宋建武趙冬梅液壓與氣動元件操 作訓練〔 M〕北京化學工業(yè)出版社2021249～ 261 〔 12〕 吉順平孫承志路明等西門子 PLC 與工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)〔 M〕北京機械工業(yè)出版社 20211～ 6 〔 13〕朱梅朱光力液壓與氣動技術(shù)〔 M〕西安西安電子科技大學出版社2021177～ 201 〔 14〕楊文生沈兆奎王寶中等液壓與氣壓傳動〔 M〕北京電子工業(yè)出版社2021224～ 264 〔 15〕常曉玲電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器〔 M〕北京機械工業(yè)出版社2021170～ 226 〔 16〕章文浩可編程控制器原理及實驗〔 M〕北京國防工業(yè)出版社 202156～90 〔 17〕張建明機電 一體化系統(tǒng)設(shè)計〔 M〕北京高等教育出版社 202196～ 140 〔 18〕陳宇段鑫可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧〔 M〕廣州華南理工大學出版社 202185～ 10〔 19〕楊存智 PLC 在自動化生產(chǎn)機械手中的應用〔 M〕 138～ 40 〔 20〕程子華 PLC 原理與編程實例分析〔 M〕北京國防工業(yè)出版社 2021219～291 〔 21〕李超氣動通用上下料機械手的研究與開發(fā)〔 D〕西安陜西科技大學 1993 〔 22〕齊進凱氣動機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析及控制的研究〔 D〕上海東華大學2021 〔 23〕萬理想丁保華徐軍滕孝來胡明 PLC 在物料分揀機 械手控制中的應用〔 J〕徐州中國礦業(yè)大學 2021 致 謝 附 錄 名稱 張數(shù) 圖幅 機械手執(zhí)行機構(gòu)簡圖 1 A2 機械手氣壓驅(qū)動原理圖 1 A1 PLC 外部接線圖 1 A2 總程序框圖