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基于PLC的机械手自动控制的设计

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物理与电子工程学院 《PLC 原理与应用》 课程设计报告书 设计题目: 基于 PLC 的机械手自动控制的设计 专 班 业: 级: 自动化 XXX XX XXXX XXXX 学生姓名: 学 号: 指导教师:

图1

2013 年 12 月 20 日 物理与电子工程学院 课程设计任务书 专业: 学生姓名 课程名称 自动化 XX PLC 原理与应用 学号 设计题目 班级: XX 3班 基于 PLC 的机械手自动控制的设计 设计目的: 1、掌握PLC功能指令的用法 2、掌握PLC控制系统的设计流程 设计主要内容及要求: 设计一个利用机械手将物品从左侧自动搬移到右侧的控制程序。

机械手原始位置在左 设计目的、 上方,且为放松状态,启动后机械手顺序动作如下: 主要内容 机械手下降→加紧→上升→右移→下降→放松→上升→左移最终回到原始位置 (参数、 方 2、画出实现程序流程图。

法) 及要求 3、列出输入、输出端口。

4、写出梯形图程序。

5、调试程序,直至符合设计要求。

工作量 2 周时间,每天 3 学时,共计 42 学时 第1天:明确课程设计的目的和意义,根据课程设计要求查找相关资料 第2-3天:学习课程设计中用到的PLC相关知识 第4-5天:根据课程设计的要求画出程序流程图 第6天:列出I/O分配表 第7-8天:写出梯形图程序,并对程序进行注释 第9-10天:学习西门子S7-200的编程软件STEP 7 MicroWIN SP6,并在该软件中编写梯 形图程序 第11天:学习西门子S7-200仿真软件,并进行程序仿真和调试。

第12天:将课程设计中用到的程序在PLC试验箱上进行运行和调试。

第13-14天:撰写课程设计报告。

进度安排 主要参考 资料 [1]廖常初.S7-200 PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2013.8 [2]梅丽凤.电气控制与PLC应用技术[M].机械工业出版社,2012.3 [3]殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护[M].机械工业出版社,2006.1 指导教师 签字 教研室主任签字

图2

摘 要 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术,是现代控制理 论与工业生产自动化实践相结合的产物,并以成为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。

尤其在高温、高压、粉尘、噪声 以及带有放射性和污染的场合,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。

本文介绍的物料搬运机械手可在空间抓放物体,可代替人工在高温和危险的 作业区进行作业, 主要作用是完成机械部件的搬运工作,能放置在各种不同的生 产线或物流流水线中,使零件搬运、货物运输更快捷、便利。

关键词:PLC;机械手控制;程序设计

图3

目 录 1 课题介绍 .................................................. 1 1.1 课题设计内容 ............................................. 1 1.2 课题设计具体要求.......................................... 1 1.3 课题研究的目的和意义 ...................................... 2 2 机械手和 PLC 的概念及选择 .................................. 2 2.1 机械手的概念.............................................. 2 2.2 PLC 的概念 ............................................... 3 3 PLC 控制机械手的系统 ...................................... 3 3.1 机械手的流程图............................................ 3 3.2 I/O 地址分配.............................................. 4 3.3 机械手的 PLC 编程语句 ..................................... 4 3.4 机械手自动控制的梯形图 .................................... 9 4 心得体会 ................................................. 15 参 考 文 献 ................................................ 16

图4

1 课题介绍 1.1 课题设计内容 机械手设有调整、连续、单周及步进四种工作方式,工作时要首先选择工 作方式,然后操作对应按钮。

其工作示意图如图 1-1-1 所示。

图 1-1-1 机械手工作循环示意图 机械手的工作方式及过程如下: 1.调整工作方式:可按相应按钮实现左移、右移、上移、下移、加紧、放 松各个动作的单独调整。

2.连续工作方式:按下起动按钮,机械手按下降→加紧→上升→右移→下 降→放松→上升→左移的顺序周而复始的连续工作;按下停止按钮,机械手将 自动结束本周期的工作,回到原位后停止。

按下急停按钮,系统立即停车。

3.单周工作方式:按下起动按钮后,机械手按下降→加紧→上升→右移→ 下降→放 松→上升→左移的顺序自动工作一个周期停止。

若要再工作一个周 期,可再次按下起动按钮。

按下停止按钮,机械手将自动结束本周期的工作, 回到原位后停止。

按下急停按钮,系统立即停车。

4.步进工作方式:每按一次起动按钮,机械手完成一步动作后自动停止。

按下急停按钮,系统立即停车。

1.2 课题设计具体要求 1.PLC 输入/输出点的分配。

2.编制机械手 PLC 程序及梯形图控制程序。

1

图5

1.3 课题研究的目的和意义 在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及 有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危机生命。

由于以上 的问题,需要一种东西代替人在恶劣的环境中作业的要求呼之欲出,同时随着 社会的进步,工业自动化产品的性能日益加强,而价格也因电子技术的高速发 展而不断下降。

对原有的设备的电器控制可以高性价比进行改进,通过采用先 进的控制技术和驱动技术,使设备的运行更加节能、高效、安全可靠。

机械手 就在这样诞生了,自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。

机械手可 在空间抓放搬运物体,动作灵活多样,适用于可变换生产品种的中、小批量自 动化生产,广泛应用于柔性自动线。

机械手一般由耐高温,抗腐蚀的材料制成, 以适应现场恶劣的环境,大大降低了工人的劳动强度,提高了工作效率。

机械 手是工业机械手的重要组成部分,在很多情况下它就可以称为工业机械手。

工 业机械手是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技 术于一体的现代制造业重要的自动化装备。

广泛采用工业机械手,不仅可以提 高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度, 提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有这十分重要的意义。

2 机械手和 PLC 的概念及选择 2.1 机械手的概念 机械手也被称为自动手。

能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作 工具的自动操作装置。

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。

机械手主要由手部和运动机构组成。

手部是用来抓持工件(或工具)的部 件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式, 如夹持型、托持型和吸附型等。

运动机构,使手部完成各种转动(摆动) 、移动 或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。

运动机构的升 降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度 。

为了抓取空间中任意 位置和方位的物体,需有 6 个自由度。

自由度是机 械手设计的关 键参数。

自 由 度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。

一般专用机 械手有 2~3 个自由度。

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 2

图6

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