機(jī)械手plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-08-03 14:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 之一。其中的工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識：它能部分地代替人工操作；能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；能制作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐?！‘?dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人類活動給世界帶來了巨大的改變。在科技進(jìn)步的同時，以各種控制器控制的不同類型的機(jī)械手以其突出的性能越來越多的被人們所應(yīng)用。機(jī)械手在不同的作業(yè)場合，尤其是在特殊的環(huán)境背景下，為人類活動的順利快速進(jìn)行帶來了極大的方便和益處，尤為明顯的是在工業(yè)及軍事領(lǐng)域內(nèi)。工業(yè)中大量的生產(chǎn)活動，存在著很多不便于人類操縱的環(huán)節(jié)，特別是在工作環(huán)境較危險(xiǎn)的情況下，如果使用具有遠(yuǎn)程控制功能的機(jī)械手，則可以增加系統(tǒng)的安全性，大大的節(jié)約損耗，提高效率?？梢?，在自動化、工業(yè)化進(jìn)程中，在特殊背景環(huán)境中使用機(jī)械手已成為一種必然的趨勢。 現(xiàn)代工業(yè)控制中采用PLC控制生產(chǎn)線后，控制系統(tǒng)有以下突出特點(diǎn)，抗干擾性能大為提高，控制精度準(zhǔn)確，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；根據(jù)工藝要求靈活改變生產(chǎn)流程，擴(kuò)充系統(tǒng)方便；用一套系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多種控制操作，電路接線簡單，調(diào)試方便。因此，是產(chǎn)品質(zhì)量大為提高；減少了殘次品，提高了生產(chǎn)效率；節(jié)省原材料；降低了工人的勞動強(qiáng)度；維護(hù)設(shè)備簡單，方便了生產(chǎn)，提高了效率。 第2章 機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 如圖1所示是一臺工件傳送的機(jī)械手的工作示意圖，其作用是將工件從Ａ點(diǎn)傳遞到Ｂ點(diǎn)。如圖2所示，是一臺工件傳送的機(jī)械手運(yùn)動示意圖，其作用是：機(jī)械手的升降和左右移行作分別由兩個具有雙線圈的兩位電磁閥驅(qū)動液壓缸來完成，其中上升與下降對應(yīng)電磁閥的線圈分別為YV3與YV1，左行、右行對應(yīng)電磁閥的線圈分別為YV5與YV4。一旦電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的動作，直到相對的另一線圈通電為止。機(jī)械手的夾緊、松開的動作由只有一個線圈的兩位電磁閥驅(qū)動的液壓缸完成，線圈(YV2)通電夾住工件，線圈(YV2)斷電，松開工件。機(jī)械手的工作臂都設(shè)有下、上限位和右、左限位的位置開關(guān)SQSQ2和SQSQ4，夾持裝置不帶限位開關(guān)，它是通過一定的延時來表示其夾持動作的完成。機(jī)械手在最上面、最左邊的狀態(tài)為機(jī)械手的原位。 圖 1 簡易機(jī)械手工作示意圖圖 2 機(jī)械手運(yùn)動示意圖 控制流程圖：如圖3所示圖 3 機(jī)械手控制流程圖第3章 機(jī)械手的硬件設(shè)計(jì) PLC的選擇 PLC機(jī)型選擇(一) 機(jī)型的選擇PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。 整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 (二)輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。 (三)電源的選擇 PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時同時引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 如果PLC本身帶有可使用電源時，應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。 (四)存儲器的選擇 由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點(diǎn)至少選8K存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。 （五）冗余功能的選擇 1．控制單元的冗余 (1)重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應(yīng)1B1冗余。 (2)在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、二重化或三重化冗余容錯系統(tǒng)等。 (1)控制回路的多點(diǎn)I/O卡應(yīng)冗余配置。 (2)重要檢測點(diǎn)的多點(diǎn)I/O卡可冗余配置。(3)根據(jù)需要對重要的I/O信號，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。 (六)經(jīng)濟(jì)性的考慮 選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。 PLC容量的選擇 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。 輸入輸出點(diǎn)分配表及原理接線圖PLC 的輸入輸出控制接線的設(shè)計(jì)師
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