PLC光源机械手课程设计.docx
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1、摘 要机械手是最早出现的工业机器人,也是最早出现的现代机器人,它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构,是机器人的关键部件之一。PLC控制的机械手在生产中起到了相当大的作用,在生产过程中由于引进了PLC控制的机械手使生产可以实现自动化的批量生产,加快了生产过程,节约了生产时间,降低了生产成本。机械手采用PLC控制,具有可靠性高,改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制,都可以通过设置PLC的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序,是机械手
2、通用性更好 。随着科学技术的发展,人们对机械手的安全性,可靠性,准确性有了充分的认识,同时对其要求也越来越高。可编程控制器凭其稳定性,简单性,强大性成为了目前应用最广的工业自动化支柱之一本设计主要利用S7-200系列PLC实现机械手的基本动作的控制,论文对 PLC做了简单的介绍,分析了工作流程,然后按要求对机械手的程序进行了设计,设计出了功能图,并根据功能图设计出了梯形图,最后在实验室中对程序进行了调试,并且调试成功。关键词:PLC;机械手;梯形图目录第1章 概述.11.1 PLC的介绍.11.2 机械手背景介绍.11.3课题的控制要求.21.4 课题研究的意义.2第2章 硬件设计.42.1
3、PLC的选择.42.2 光电式传感器.42.3 开关.42.4电磁阀.52.5 PLC的I/O地址分配及外部接线.5第3章 软件设计.83.1系统流程图.83.2 系统功能图.103.3 梯形图.123.4 指令语句表.133.5工作过程分析.14第4章 心得体会.16参考文献.17第1章 概述1.1 PLC的介绍可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程PLC是一种数字运算操作的电子系
4、统,专为在工业环境应用而设计的,采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。在组成结构上,PLC具有一体化结构和模块式结构两种模式。在控制估摸上,PLC向小型化和大型化两个方向发展。当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器,但PLC相对一般嵌入式控制
5、器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。1.2 机械手背景介绍机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。20世纪40年代后期,美国在原子能实验中,首先采用机械手搬运放射性材料,人在安操纵机械手进行各种操作和实验。50年代以后,机械手逐步推广到工业生产部门,用于在高温、污染严重的地方取放工件和装卸材料。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生
6、产能力,改善热、累等劳动条件。机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手可以减省工人、提高效率、降低成本、提高产品品质、安全性好、提升工厂形象。多关节机械手的优点是:动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件,并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作.随着生产的需要,对多关节手臂的灵活性,定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。多关节手臂也突破了传统的概念,其关节数量可以从三个到十几个甚至更多,其外形也不局限于像人的手臂,而根据不同的场合有所变化,多关
7、节手臂的优良性能是单关节机械手所不能比拟的。1.3 课题对机械手的控制要求在光源机械中,上泡机械手的功能是从间歇运转的上泡盘上抓取泡壳,并将其送到运转的封口机上。为此,上泡机械手在一个工作循环中需要完成上升与下降,左旋与右旋,抓泡与放泡等一些列动作。在自动化生产线上,工作开始后,上泡机械手在一个工作循环中需要按顺序依次完成以下动作:上升,左旋,下降,抓泡,上升,右旋,下降,放泡。采用PLC实现机械手运动的自动控制。它的工作过程如图所示,有八个动作,如图1-1所示。原位上升左旋下降抓泡上升右旋下降放泡图1-1 工作过程图工作流程如下: 原位:表示设备处于初始状态,机械手在下限位置。自动工作过程:
8、启动机械手上升上限行程开关闭合左行至左限位左限位开关闭合机械手下降至泡盘上方限位下限行程开关闭合抓泡延时机械手上升上限位开关闭合右行至右限位右限位开关闭合机械手下降至封口机上方限位下限行程开关闭合放泡延时1.4 课题研究的意义 由于机械手在生活中的大量运用,使得人类的生产率有了大幅的提高,同时也改善了我们的工作环境。让人类的生活变得越来越智能化。在现代生产过程中,机械手被广泛的运用于自动生产线中,机械人的研制和生产已成为高技术邻域内,迅速发展起来的一门新兴的技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作
9、和劳动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物的力量比人手力大的特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用。 随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业当中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等,已经随处可见。同时,现代生产中,存在着各种各样的生产环境,如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合,以及水下作业等,这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术,是现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其是在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的
10、场合,应用得更为广泛。在我国近几年来也有较快的发展,并取得一定的效果,受到机械工业和铁路工业部门的重视。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动不知疲倦、不怕危险、抓举重物的丽江比人手大的特点。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。随着网络技巧的发展,机械手的联网操作问题也是以后发展的方向。工业机械手是近几十年发展起来的一种
11、高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。第2章 硬件设计2.1 PLC的选择由于西门子公司的S7-200系列PLC可以满足多种多样的自动化控制的需要,其具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格及强大的指令系统,使得S7-200可以近乎完美地满足小规模的控制要求,丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时,具有很强的适应性和可选择性。因此,本设计采用S7200 PLC
12、硬件系统。其组成采用整体式加积木式,即主机中包括一定数量的I/O端口,同时还可以扩展各功能模块。S7-200系列PLC适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价格比。2.2 光电式传感器光电式传感器(photoelectric transduce),基于光电效应的传感器,在受到可见光照射后即产生光电效应,将光信号转换成电信号输出。光电测量时不与被测对象直接接触,属于非接触式测量。本实验是把被测量的变化转换成光信号的变化,然后通过光电转换元件变换成电信号,来检查物体是否
13、通过。光电器件的输出仅有两个稳定状态,也就是“通”与“断”的开关状态。光电器件受光照时,有电信号输出,光电器件不受光照时,无电信号输出。本设计采用光电式传感器检测传送带是否有物体通过。2.3 开关采用的开关分为按钮开关与位置开关两种。按钮开关在低压控制电路中用于手动发出控制信号。本设计采用两个,分别为启动开关、停止开关。位置开关,又称限位开关,是一种将机器信号转换为电气信号,以控制运动部件位置或行程的自动控制电器。是一种常用的小电流主令电器。作用:在电气控制系统中,位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。分类:一类为以机械行程直接接触驱动,作为输入信号的行程开关和微动开关;另一
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