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坐標(biāo)式機(jī)械手的plc梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試畢業(yè)論文-在線瀏覽

2025-05-01 07:51本頁面
  

【正文】 Programmable Logic Controller),簡(jiǎn)稱 PLC,它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。今天這種裝置稱作可編程控制器,簡(jiǎn)稱 PC。 PLC 的特點(diǎn) 可靠性高,抗干擾能力強(qiáng); 通用性高,使用方便; 程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,易學(xué),易懂; 采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu),系統(tǒng)組合靈活方便; 系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短; 安裝簡(jiǎn)便,調(diào)試方便,維護(hù)工作量??; 對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng),可進(jìn)行柔性生產(chǎn)。 開關(guān)量的邏 輯控制 這是 PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。 第 2 頁 共 28 頁 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中,有許多連續(xù)變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。 PLC廠家都生產(chǎn)配套的 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換模塊,使可編程控制器用于模擬量 控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說,早期直接用于開關(guān)量 I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。世界上各主要 PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī), PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。大中型 PLC都有 PID模塊,目前許多小型 PLC也具有此功能模塊。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼? 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含 PLC之間的通信及 PLC與其他智能設(shè)備間的通信。新近生產(chǎn)的 PLC都具有通信接口,通信非常方便。 按 PLC的 I/O點(diǎn)數(shù)分類: 1)小型 256點(diǎn)以下 。 按 PLC功能分類:低檔型,中檔型,高檔型。從結(jié)構(gòu)上分, PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。模塊式 PLC包括 CPU模塊、 I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 輸 入 接 口 部 件 中央處理單元 CP U 板 接口部件輸出 電 源 部 件 驅(qū)動(dòng) 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 接受 受控元件 第 4 頁 共 28 頁 2)程序執(zhí)行階段: PLC對(duì)用戶程序掃描。 PLC 匯編語言 采用面向控制過程,面向問題,簡(jiǎn)單直觀的 PLC編寫語言,常用的有:梯形圖,語句表,功能圖等 。 主要特點(diǎn): 1)自上而下,從左到右的順序排列,兩列垂直線為母線。 2)梯形圖中采用繼電器名稱,但不是真實(shí)物理繼電器稱為“軟繼電器”。 4)輸入繼電器,用于接入信號(hào),而無線圈,輸入繼電器,通過輸入接入的繼電器,晶體及晶閘管才 能實(shí)現(xiàn)。例:下圖是三菱公司的 FX2N系列產(chǎn)品的最簡(jiǎn)單的梯形圖例: 它有兩組,第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。 ● 梯形圖與助記符的對(duì)應(yīng)關(guān)系:助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系,而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。有了梯形圖就將其翻譯成助記符程序。 PLC 的基本指令 輸入輸出指令( LD/LDI/OUT) 下面把 LD/LDI/OUT三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明: 符號(hào) 功 能 梯形圖表示 操作元件 LD(取 ) 常開觸點(diǎn)與母線相連 X,Y,M,T,C,S LDI(取反 ) 常閉觸點(diǎn)與母線相連 X,Y,M,T,C,S OUT(輸出 ) 線圈驅(qū)動(dòng) Y,M,T,C,S,F 第 6 頁 共 28 頁 LD與 LDI指令用于與母線相連的接點(diǎn),此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。輸出指令用于并行輸出,能連續(xù)使用多次。 OR、 ORI是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。 ORB指令是一種獨(dú)立指令,其后不帶操作元件號(hào),因此, ORB指令不表示觸點(diǎn),可以看成電路塊之間的一段連接線。然后在這些電路塊的末尾集中寫出 ORB的指令,但這時(shí) ORB指令最多使用 7次。 符號(hào)(名稱) 功 能 梯形圖表示 操作元件 ORB(塊或 ) 電路塊并聯(lián)連接 無 ANB(塊與) 電路塊串聯(lián)連接 無 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 LD X000 0001 OR X001 0002 LD X002 0003 AND X003 0004 LDI X004 0005 AND X005 0006 OR X006 00087 ORB 0008 ANB 0009 OR X003 0010 OUT Y006 第 8 頁 共 28 頁 程序結(jié)束指令( END) 在程序結(jié)束處寫上 END指令, PLC只執(zhí)行第一步至 END之間的程序,并立即輸出處理。另外,在調(diào)試程序時(shí),可以將 END指令插在各程序段之后,分段檢查各程序段的動(dòng)作,確認(rèn)無誤后,再依次刪去插入的 END指令。 由梯形圖寫出與之對(duì)應(yīng)的助記符形式的指令。 第三章 設(shè)計(jì)要求 圖 1 坐標(biāo)式機(jī)械手動(dòng)作原理圖 控制要求 符號(hào)(名稱) 功 能 梯形圖表示 操作元件 END(結(jié)束) 程序結(jié)束 無 A B原 點(diǎn)右 限左 限上 限A 下 限B 下 限夾 緊 放 松END 第 9 頁 共 28 頁 如圖 1所示,將物體從位置 A搬至位置 B 機(jī)械手整個(gè)搬運(yùn)過程要求都能自動(dòng)控制。圖 2是機(jī)械手控制系統(tǒng)的邏輯流程圖。 ( 1)動(dòng)作順序:機(jī)械手從原點(diǎn)位置 起始下移到 A 處下限位→從 A 處夾緊物體后上升至上限位→右移至右限位→機(jī)械手下降至 B 處下限位→將物體放置在 B處后→上升 至上限位→左移至左限位(原點(diǎn))為一個(gè)循環(huán)。 ( 3)機(jī)械手夾緊或松開的工作狀態(tài)以及到達(dá)每一個(gè)工位時(shí),均應(yīng)有狀態(tài)顯示。 ( 5)若機(jī)械手停止 時(shí)不在原點(diǎn)位置,可通過手動(dòng)開關(guān)分別控制機(jī)械手的上升和左移,使之回到原點(diǎn)。 I/O 點(diǎn)數(shù)的確定及 PLC 類型的選擇 本次設(shè)計(jì)使用的是 THWJX1 型機(jī)械手實(shí)物裝置。由于機(jī)械手系統(tǒng)的輸入 /輸出點(diǎn)少,要求電氣控制部分體積小,成本低,并能夠用計(jì)算機(jī)對(duì) PLC進(jìn)行監(jiān)控和管理,該機(jī)械手的控制為純開關(guān)量控制,且 I/O點(diǎn)數(shù)不多,僅需 11個(gè)輸入點(diǎn)和 9 個(gè)輸出點(diǎn),考慮留 有一定的裕量。 第 10 頁 共 28 頁 編程指令的選擇 方案一:使用起保停電路的編程方式。編出程序規(guī)范,具有易于閱讀和容易查錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn),但因?yàn)榇嬖诖罅康淖员=佑|點(diǎn),使程序代碼較長(zhǎng)。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系,用它編制復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時(shí),會(huì)有很大幫助。 STL指令(步進(jìn) 梯形指令)是三菱廠家設(shè)計(jì)的專門用于順序控制的指令,使用該指令可以使編制順序控制程序更加方便,而且易于調(diào)試和維護(hù),且代碼較短。 第四章 工藝過程 機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng),而氣缸則由相應(yīng)的電磁閥控制。例如當(dāng)下降電磁閥通電時(shí),機(jī)械手下降;當(dāng)下降電磁閥斷電時(shí),機(jī)械手下降停止。機(jī)械手的放松夾緊由一個(gè)單線圈二位電磁閥(稱為夾緊電磁閥)控制。 當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí),為了確保安全,必須在右工作臺(tái)上無工作時(shí)才允許機(jī)械手下降。 機(jī)械手的動(dòng)作過程分解圖所示。下降到底時(shí),碰到下限位開關(guān),下降電磁閥斷電,機(jī)械手下降停止;同時(shí)接通夾緊電磁閥,機(jī)械手夾緊。上升到頂時(shí),碰到上限位開關(guān),上升電磁閥斷電,上升停止;同時(shí)接通右移電磁閥,機(jī)械手右移。下降到底時(shí),碰到下限位開關(guān),下降電磁閥斷電,機(jī)械手想停止;同時(shí)夾緊電磁閥斷電;機(jī)械手放松,放松后,上升電磁閥通電,機(jī)械手上升。左移到原點(diǎn)時(shí),平時(shí)左限位開關(guān),左移電磁閥斷電,左移停止。 第 11 頁 共 28 頁 機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。 手動(dòng)操作:用按鈕對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單 獨(dú)進(jìn)行操作控制。當(dāng)選擇左右運(yùn)動(dòng)時(shí),上下啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手右移;按下停止按鈕,機(jī)械手左移。 步進(jìn)操作:每按一次啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手完成一次動(dòng)作后自動(dòng)停止。 連續(xù)操作:機(jī)械手從原點(diǎn)開始,按一下啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)的、連續(xù)不斷的周期性循環(huán)。 第五章 操作面板布置 根據(jù)控制要求,需安排一些操作開關(guān),并設(shè)計(jì)控制箱面板布置圖如圖 4 第 12 頁 共 28 頁 上圖中,接通單操作方式。上述操作可用于使機(jī)械手回到原點(diǎn)。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí),按下啟動(dòng)按鈕,向前操作一步;每按啟動(dòng)按鈕一次,操作一次。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí),按下啟動(dòng)按 鈕,自動(dòng)操作一個(gè)周期。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí),按下啟動(dòng)按鈕,連續(xù)執(zhí)行自動(dòng)周期操作,當(dāng)按下停止按鈕,機(jī)械手完成此周期后自動(dòng)回到原點(diǎn)并不再動(dòng)作。 其原理是: 把旋鈕置于回原點(diǎn), X16 接通,系統(tǒng)自動(dòng)回原點(diǎn), Y5 驅(qū)動(dòng)指示燈亮。之后,由于 X7 常閉觸點(diǎn),當(dāng)執(zhí)行 CJ 指令時(shí),跳轉(zhuǎn)到 P1所指的結(jié)束位置。 回原位程序 回原位程序如圖 4 所示。應(yīng)注意,當(dāng)用 S10~S19 作回零操作時(shí),在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位 前應(yīng)使特殊繼電器 M8043 置 1。圖中上升 /下降,左移 /右移都有聯(lián)鎖和限位保護(hù)。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí),按啟動(dòng) X0 接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S20,驅(qū)動(dòng)下降 Y0,當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位使行程開個(gè)會(huì) X1 接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S21,而 S20 自動(dòng)復(fù)位。當(dāng) T0接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S22,驅(qū)動(dòng) Y2 上升,當(dāng)上升到達(dá)最高位, X2 接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S23。 移到最右位, X3 接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S24 下降。為了使電磁力完全失掉,延時(shí) 1 秒。上升到最高位,X2 接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S27 左移。 在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時(shí)注意各狀態(tài)元件只使用一次,但它驅(qū)動(dòng)的線圈,卻可以使用多次,但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。 第七章 梯形圖及指令表 梯形圖 如圖 7所示。從第 28行到第 66行,為手動(dòng)單步操作程序。這三部分程序(又稱為模塊)是圖 3 的操作 第 17 頁 共 28 頁 系統(tǒng)運(yùn)行的。是用步進(jìn)順控方式編程。但兩者又有不同。而自動(dòng)操作程序能自動(dòng)返回初始態(tài) S2。但環(huán)境過于惡劣、電磁干擾特別強(qiáng)烈,或安裝使用不當(dāng),都將不能保證 PLC正安全、可靠的運(yùn)行。 PLC 控制的安裝與布線 輸入接線 (1) 輸入接線一般不要超過 30m。 (2) 輸入、輸出線不能用同一根電纜,輸入、輸出線要分開。 電源接線 電源是 PLC引入干擾的 主要途徑之一, PLC應(yīng)盡可能取用電壓波動(dòng)較小、波形畸變較小是電源,這對(duì)提高 PLC的可靠性有很大幫助。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力,可編程序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、晶體管開關(guān)電源等。隔離變壓器是初級(jí)和次級(jí)之間采用隔離屏蔽層,用漆包線或同等非導(dǎo)磁材料組成,電器回路上不允許短路,兩極各引出一個(gè)接地抽頭。在選用交流穩(wěn)壓 器時(shí),一般可按照實(shí)際最大需求容量的 130%計(jì)算。 PLC 供電電源為 50Hz、 220V10%的交流電。該接線端可為輸入及傳感器提供直流 24V電源。完善的接地系統(tǒng)是 PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。對(duì) PLC控制系統(tǒng)而言,它屬 高速低電平兩者裝置,應(yīng)采用直接接地方式良好的接地是保證 PLC可靠工作的重要條件,可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。 機(jī)械手控制程序的調(diào)試 在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題,但最終都一一解決了。經(jīng)過不斷查閱資料,研究、改進(jìn),最終程序調(diào)試成功。 第 20 頁 共 28 頁 第九章 課程 設(shè)計(jì)總結(jié)以及體會(huì) 在本次課題設(shè)計(jì)中,坐標(biāo)式機(jī)械手控制系統(tǒng)采用 PLC 進(jìn)行控制,大大提高了該系統(tǒng)的自動(dòng)化程度,減少了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器盒硬件接線,提高了控制系統(tǒng)的可靠性。通過本次設(shè)計(jì),可以根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù),實(shí)現(xiàn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的不同工作需求,機(jī)械手控制系統(tǒng)具有了很大的靈活性和可操作性。 MCGS是一種比較新穎的軟件,將 MCGS應(yīng)用于機(jī)械手的診斷控制對(duì)我來說是一次新的體驗(yàn)。機(jī)械手控制技術(shù)是一項(xiàng)綜合型的技術(shù),機(jī)械手控制系統(tǒng)又是一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)系統(tǒng),本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)與真正的機(jī)械手控制系統(tǒng)之間還有很大的差距。另外,本文中的坐標(biāo)式機(jī)械手模型控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,還需要不斷改進(jìn)和加 強(qiáng)。提筆寫下“致謝”,我才驚覺自己即將真正離開,人生亦從此展開新的畫卷。他們使我的大學(xué)生活充滿了色彩,無論收獲、遺憾,對(duì)我來說都是一筆寶貴的財(cái)富。在這份大學(xué)的最后一頁里,首先感謝學(xué)院給我們提供這個(gè)能自我展示的平臺(tái),感謝我們的指導(dǎo)老師,你們從一開始的
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