基于三菱fx2n48mrplc的-機(jī)械手電氣控制設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-11 02:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 操作)，對控制的要求也各不相同，目前普遍需要通用性高的控制系統(tǒng)。PLC的出現(xiàn)受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎，其主要特點(diǎn)包括以下幾個方面。(1) 功能完善。 (2)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)。(3)編程方便，使用簡易。 (4)設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試的周期短。(5)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。 (6)體積小，維護(hù)操作方便。 PLC在其產(chǎn)生的初期由于價(jià)格高等原因，使它的使用受到了限制。但近年來，PLC的應(yīng)用逐漸廣泛起來，主要原因有兩個：一是微處理器的芯片和相關(guān)元件的價(jià)格不斷下降；二是PLC自身的功能大大增強(qiáng)。PLC的應(yīng)用面很廣，在工廠自動化和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CMS)內(nèi)占有重要地位。目前PLC在國內(nèi)外己廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、造紙、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為六種類型：①開關(guān)量的邏輯控制。②模擬量控制。③運(yùn)動控制。④過程控制。⑥數(shù)據(jù)處理。⑥通信及聯(lián)網(wǎng)。 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括兩個方面：一個是機(jī)械方面的設(shè)計(jì)（動作示意圖如圖圖三所示），另一個就是電氣控制方面的設(shè)計(jì)（信號輸入輸出 表格一）。這兩個方面既相互獨(dú)立，又有很多的聯(lián)系，在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的時候不僅需要考慮電氣部分是否能夠?qū)崿F(xiàn)，而且也要考慮是否存在加工時的問題，在設(shè)計(jì)電氣部分時，也要考慮是否有這樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠滿足要求。 第三章 機(jī)械手的硬件和軟件設(shè)計(jì)I/O分配表x1啟動x12左移x2停止x13右移x3回原點(diǎn)x14加緊x4單步x15放松x5單周期x16油泵啟/停x6手動x17原點(diǎn)x7自動x20左限位X10上升x21右限位x11下降x22上限位 x23下限位表格一 I/O分配表格 PLC外圍接線圖圖三 PLC的外圍接線圖急停按鈕采用帶鎖的，常閉觸點(diǎn)，按下后旋轉(zhuǎn)復(fù)位：手動／自動按鈕采用旋扭，一邊常閉，一邊常通；其余按鈕均采用觸點(diǎn)觸發(fā)方式，按下即接通，松開即復(fù)位。在此系統(tǒng)中，共用勒4個限位開關(guān)：上升限位開關(guān)、下降限位開關(guān)、左限位開關(guān)和右限位開關(guān)。限位開關(guān)主要是用來控制機(jī)械手在運(yùn)動過程中的停止時刻和位置。 (1)上升限位開關(guān)。上升限位開關(guān)用于控制機(jī)械手在整體上升時的位置，防止機(jī)械手向上運(yùn)動超出范圍。事先在機(jī)械工作平臺上方的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)機(jī)械手逐漸上升，直到接觸到工作臺上方的限位開關(guān)時，PLC控制機(jī)械手停止上升。 (2)下降限位開關(guān)。下降限位開關(guān)用于控制機(jī)械手在整體下降時的位置，防止機(jī)械手向下運(yùn)動超出范圍。事先在機(jī)械工作平臺下方的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)機(jī)械手逐漸下降，直到接觸到工作臺下方的限位開關(guān)時，PLC控制機(jī)械手停止下降。 (3)左限位開關(guān)。左限位開關(guān)用于控制機(jī)械手手臂向左運(yùn)動時的定位，防止機(jī)械手手臂運(yùn)動到位后過沖。事先在機(jī)械工作平臺的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)機(jī)械手手臂向左運(yùn)動，直到接觸到工作臺左邊的限位開關(guān)時，PLC控制機(jī)械手手臂停止向左運(yùn)動。(4)右限位開關(guān)。右限位開關(guān)用于控制機(jī)械手手臂向右運(yùn)動時的定位，防止機(jī)械手手臂運(yùn)動到位后過沖。事先在機(jī)械工作平臺的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)機(jī)械手手臂向右運(yùn)動，直到接觸到工作臺右邊的限位開關(guān)時，PLC控制機(jī)械手手臂停止向右運(yùn)動。 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，此機(jī)械手工作時的動作有以下幾個步驟。 (1)旋鈕置于自動方式，按下啟動按鈕，工作臺開始工作。 (2)機(jī)械手在油缸的驅(qū)動下上升至設(shè)定位置。 (3)機(jī)械手在到達(dá)設(shè)定的高度后，開始左移，同時左限位器檢測是否到位。 (4)若右限位檢測到位后，則機(jī)械手在油缸的驅(qū)動下下降至設(shè)定位置；下限位檢測若到位，則機(jī)械手在下限位抓緊工件。 (5)手爪抓緊工件后，機(jī)械手上升至設(shè)定位置。 (6)上升到位后，機(jī)械手開始右移至設(shè)定位置。 (7)手臂右移到位后，開始下降至設(shè)定位置。 (8)下降到位后，手爪松開，放下工件。 (9)放下工件后機(jī)械手再次上升至設(shè)定位置。(10)上升到位后，就往左移，一個周期完成。（11）動作示意圖夾緊右移工件傳送機(jī)械左移下降上升放松工件 B點(diǎn) A點(diǎn)圖三 動作示意圖 本文采用三菱 FX2N系列可編程控制器設(shè)計(jì)開發(fā)的，它功能強(qiáng)大，既可以作為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可實(shí)時監(jiān)控用戶程序執(zhí)行的狀態(tài)。以上介紹了械手的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及PLC的外圍電路連接，這是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，該部分設(shè)計(jì)的好與壞直接影響控制系統(tǒng)的功能。軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是在機(jī)械結(jié)構(gòu)或硬件結(jié)構(gòu)確定后才開始，一般采用自上而下的設(shè)計(jì)方式，即先設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的框圖，然后按照具體的控制過程細(xì)化下去，接著完成梯形圖的設(shè)計(jì)，最后總成調(diào)試。在設(shè)計(jì)過程中，會由于缺少經(jīng)驗(yàn)或者考慮不周等各種原因，造成設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)不能滿足控制的要求，或者沒有按照設(shè)計(jì)的要求來運(yùn)行等問題主要來自于兩個方面：一個是機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的原因；另一個是軟件設(shè)計(jì)方面的時序問題。 在硬件方面主要有機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和PLC的外圍硬件連接部分。對于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，完成一個多關(guān)節(jié)機(jī)械手的設(shè)計(jì)需要較好的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的知識，在設(shè)計(jì)過程中既要考慮整體結(jié)構(gòu)的平衡性、各個部分的連接和動力配置及傳送問題，還要考慮它的可加工性，可加工性是整個系統(tǒng)的重中之重。因此在設(shè)計(jì)過程中，不僅需要設(shè)計(jì)整體的框架，同時還要考慮各種傳感器、限位開關(guān)，以及油缸和電磁閥的擺放，預(yù)留出相應(yīng)的位置和安排線路的空間，并且要考慮到各種設(shè)備的安裝，以及更換是否方便等問題。對于PLC連接外部設(shè)備方面，主要是一些按鈕和儀器、儀表的設(shè)置，還有對外圍一些電磁閥和繼電器的控制。注意考慮元件正負(fù)極的區(qū)別，并正確連接到PLC上，如果是對繼電器等進(jìn)行驅(qū)動，在輸出點(diǎn)還需并聯(lián)突波吸收二極管等保護(hù)裝置，防止電流回流對PLC造成損壞。
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