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正文內(nèi)容

機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文機(jī)械手plc控制系統(tǒng)(參考版)

2024-10-12 13:34本頁面
  

【正文】 機(jī)械手的 PLC 控制 23 參考文獻(xiàn) 【 1】張文明、姚慶文 主編 ﹒ 可編程控制器及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù) ﹒ 中國鐵道 出版社 【 2】 隋東杰、謝亞青主編 . 機(jī)械基礎(chǔ) .復(fù)旦大學(xué)出版社 【 3】王文申 吳尚純主編 . 液壓與氣動(dòng)技術(shù) . 中國出版集團(tuán)現(xiàn)代教育出版社 。從課 題的選擇到項(xiàng)目的最終完成,王 老師和各位專業(yè)老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 機(jī)械手的 PLC 控制 22 致 謝 本設(shè)計(jì)及論文是在我的指導(dǎo)老師王傲勝及機(jī)電系 諸位老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。 至此,機(jī)械手的控制程序分段設(shè)計(jì)完畢。 機(jī)械手的 PLC 控制 21 圖 56 用 “ 禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移 ” 設(shè)計(jì)的單步操作梯形圖 當(dāng)完成一步動(dòng)作后,按下啟動(dòng)按鈕, X0 接通,其常閉接點(diǎn)將 M8040 斷開,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一步。 在單步操作方式下,利用啟動(dòng)按鈕 X0 作為單步操作信號(hào), X4 接通。當(dāng)自動(dòng)操作程序采用步進(jìn)指令設(shè)計(jì)時(shí),單步操作程序用 “ 禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移 ” 標(biāo)志器 M8040 來實(shí)現(xiàn),如圖 56 所示。重新啟動(dòng)時(shí),先用手動(dòng)來將機(jī) 械手移回原點(diǎn),才能再次進(jìn)行自動(dòng)操作。 在運(yùn)行中,如按正常停車按鈕,則 X1 接通, M0 復(fù)位,機(jī)械手的動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行完一個(gè)周期后,回到初始狀態(tài)。當(dāng)下降到下限位開關(guān)時(shí), X10 接通,又接通下一個(gè)狀態(tài) S21,接著執(zhí)行下一步動(dòng)作。 1)連續(xù)及單周期 操作。其中在左、右移動(dòng)的電路中加入 X11 作上限連鎖,這是因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置時(shí),才允許左、右移動(dòng)。手動(dòng)操作的梯形圖,如圖 54 所示,手動(dòng)按鈕 X20X25 分別控制下 機(jī)械手的 PLC 控制 17 圖 52 輸入 /輸出分配接線圖 機(jī)械手的 PLC 控制 18 圖 53 總程序結(jié)構(gòu)框圖 機(jī)械手的 PLC 控制 19 圖 54 手動(dòng)程序 降、上升、右移、左移、加緊和放松各個(gè)動(dòng)作。選擇手動(dòng)方式時(shí), X3 接同,跳過自動(dòng)程序,執(zhí)行手動(dòng)程序;選擇自動(dòng)工作方式時(shí), X3 斷開,執(zhí) 行自動(dòng)程序。 2.分配 PLC 的輸入 /輸出端子 PLC 的輸入輸出端子分配接線圖,如圖 52 所示。根據(jù)所需的 I/O 總點(diǎn)數(shù)并留有一定的備用量,可選用FX2N48RM,其輸入和輸出各 24 點(diǎn),繼電器輸出型。 由于機(jī)械手的控制屬于開關(guān)量控制,在功能上未提出特殊要求。機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作,需要一個(gè)原點(diǎn)指示燈,也需要 1 個(gè)輸出點(diǎn)。以上共需要 18 個(gè)輸入信號(hào)。 手動(dòng)操作:需要有下降、上升、右移、左移、加緊、放松 6 個(gè)按鈕,也需要 6 個(gè)輸入端子。 “ 無工件檢測 ” 信號(hào):用光電開關(guān)作檢測元件,需要 1 個(gè)端子。當(dāng)故障排除后,需手動(dòng)回到原點(diǎn)。 緊急停車:在發(fā)生事故或緊急狀態(tài)時(shí)停車。 4) 連續(xù)工作方式:按下按鈕,機(jī)械手從原點(diǎn),按步序自動(dòng)反復(fù)連續(xù)工作,在連續(xù)工作方式下設(shè)置兩種停車狀態(tài) : 正常停車:在正常工作狀態(tài)下停車。 2) 單步工作方式:從原點(diǎn)開始,按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序,每按一次啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。例如,按下 “ 下降 ”按鈕,機(jī)械手下降;按下 “ 上升 ” 按鈕,機(jī)械手上升。 控制方面的要求 機(jī)械手的 PLC 控制 15 為了滿足生產(chǎn)要求,機(jī)械手設(shè)置了手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工 作方式,而自動(dòng)工作方式又分為單步、單周期和連續(xù)工作方式。 為了確保安全,機(jī)械手右移到位后,必須在右工作臺(tái)上無工件時(shí)才能下降,若上次搬到右工作臺(tái)上的工件尚未移走,機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)暫停,等待。 分析工藝過程 機(jī)械手 的初始位置停在原點(diǎn),按下啟動(dòng)后按扭后,機(jī)械手將下降 —— 加緊工件 ——上升 —— 右移 —— 再下降 —— 放松工件 —— 在上升 —— 左移八個(gè)動(dòng)作,完成一個(gè)工作周期。 機(jī)械手的 PLC 控制 14 第四 章 機(jī)械手 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5. 1 機(jī)械手的工藝過程 了解設(shè)備概況 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和各部分動(dòng)作示意圖,如圖下圖所示。 橫軸主要驅(qū)動(dòng)橫臂的左右運(yùn)動(dòng),承載重量較小,選用 Y263M12,功率 180W,即可滿足生產(chǎn)需要。外殼防護(hù)等級(jí) IP54, 它具有良好的起動(dòng)性能和運(yùn)行性能,結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,維修方便等特點(diǎn),電機(jī)采用 E 級(jí)或 B 級(jí)絕緣,外殼防護(hù)等級(jí)為 IP44,冷卻方式為 ICO141,額定頻率為50Hz,額定電壓為 380V。內(nèi)裝變壓器,輸出 3V 電源,供二極管使用。輸出單元的 4 個(gè)地端,分別引出到面板,其中只有 C4 與 3V 電源共地。發(fā)光二極管是否發(fā)光,即可表示輸出點(diǎn)的狀態(tài),使用者可得到主機(jī)的輸出信息。 16 個(gè)接插件可外接其它直流或開關(guān)量輸入信號(hào)。 : 工作電源: 24VDC 輸入點(diǎn)數(shù): 24 輸出點(diǎn)數(shù): 24 輸入信號(hào)類型:直流或開關(guān)量 輸入電流: 24VDC 5mA 模擬輸入: 10V~ 10V( 20mA~ +20mA) 輸出晶體管允許電流 ( ) 輸出電壓規(guī)格: 30VDC 最大負(fù)載: 9W 輸出反應(yīng)時(shí)間: Off→ On 20μ s On→ Off 30μ s 基本指令執(zhí)行時(shí)間:數(shù)個(gè) μ s 程序語言:指令 +梯形圖 +SFC 程序容量: 3792STEPS 基本順序指令: 32 個(gè)(含步進(jìn)梯形指令) 串聯(lián)通信口:程序?qū)懭?/讀出通訊口: RS232 一般功能通訊口: RS485 機(jī)械手的 PLC 控制 12 主機(jī)電源 220V AC 主機(jī)的組成 輸入單元 輸入單元由 8 個(gè)按扭、 8 個(gè)開關(guān)和 16 個(gè)接插件組成,它們分別與 PLC 的 16 個(gè)輸入點(diǎn)相接。 (4)輸入 /輸出滯后時(shí)間 輸入 /輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間,是指可編程序控制器的外部輸入信號(hào)發(fā) 生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔,它由輸入電路濾波時(shí) 間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分組成。 ( 3)輸出刷新階段 在輸出刷新階段, CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路,再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的外設(shè)?;蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 ( 2)用戶程序執(zhí)行階段 第 (N1)個(gè)掃描周期 輸出刷新 第 (N+1)個(gè)掃描周期 輸入采樣 第 N 個(gè)掃描周期 輸入采樣 輸出刷新 用戶程序執(zhí)行 機(jī)械手的 PLC 控制 11 在用戶程序執(zhí)行階段, PLC 的 CPU 總是由上而下,從左到右的順序依次的掃描梯形圖。在這兩個(gè)階段中,即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)改變。 圖 PLC 的掃描運(yùn)行方式 ( 1)輸入采樣階段 在輸入采樣階段, PLC 以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它 們存入 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。不過嚴(yán)格地來 說掃描周期還包括自診斷、通信等。指令執(zhí)行所需的時(shí)間與用戶程序的長短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。某一編程元件對(duì)應(yīng)的映像寄存器為 “ 1” 狀態(tài)時(shí),稱該編程元件為ON,映像寄存器為 “ 0” 狀態(tài)時(shí),稱該編程元件為 OFF。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后,繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電,其常開觸點(diǎn)閉合,使外部負(fù)載通電工作。 在輸出處理階段, CPU 將輸出映像寄存器的 0/1 狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí), CPU 從第一條指令開始,逐條順序的執(zhí)行用戶程序,直到用戶程序結(jié)束之處。在程序執(zhí)行階段,即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化,輸入映像寄存器的狀態(tài) 也不會(huì)隨之而變,輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。 外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí),對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為 “ 1” 狀態(tài),梯形 圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)接通,常閉觸點(diǎn)斷開??删幊绦蚩刂破魈菪螆D中別的編程元件也有對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)區(qū),它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。可編程序控制起處于( RUN)狀態(tài)時(shí),還要完成另外 3 個(gè)階段的操作。 在通信服務(wù)階段,可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信,響應(yīng)編程器鍵入的命令,更 新編程器的顯示內(nèi)容。 在內(nèi)部處理聯(lián)合階段。可編程序控制器的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。為了使可編程序控制器的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào),用戶程序不是只執(zhí)行一次,而是反復(fù)不斷
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