机械手说明书.docx

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1、电气控制与 PLC课程设计说明书题目 机械手控制 院系 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化(电梯工程) 班 级 0722112 学号 072211221 学生姓名 孙奇 指导教师 胡朝斌、易风 机械工程学院2014 年 6 月PLC 课程设计- 2 -目录一、绪论.3二、机械手的工作原理42.1 机械手的概述.42.2 机械手的工作原理5三、机械手的工作流程图.7四、输入和输出点分配图及原理接线图8五、元器件选型清单.10六、控制程序.146.1 初始化流程图设计.146.2 手动操作梯形图.156.3 回原点方式顺序功能图166.4 自动方式顺序功能图.176.5 PLC 总程序梯形图

2、.18七、总结23参考文献24PLC 课程设计- 3 -一、 绪论1.1 可编程序控制器的应用和发展概况可编程序控制器(programmable controller),现在一般简称为PLC(programmable logic controller),它是以微处理器为基础,综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通 信网络技发展起来的一种通用的工业自动控制装置。以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用,成为了现代工业控制三大支柱之一。1.2 PLC 的应用概况PLC 的应用领域非常广,并在迅速扩大,对于而今的 PLC 几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方

3、就需要 PLC,尤其近几年来 PLC 的性价比不断提高已被广泛应用在冶金、机械、石油、化工、轻功、电力等各行业。按 PLC 的控制类型,其应用大致可分为以下几个方面。(1)用于逻辑控制这是 PLC 最基本,也是最广泛的应用方面。用 PLC 取代继电器控制和顺序控制器控制。例如机床的电气控制、包装机械的控制、自动电梯控制等。(2)用于模拟量控制PLC 通过模拟量 I/O 模块,可实现模拟量和数字量之间转换,并对模拟量控制。(3)用于机械加工中的数字控制现代 PLC 具有很强的数据处理功能,它可以与机械加工中的数字控制(NC)及计算机控制(CNC)紧密结合,实现数字控制。(4)用于工业机器人控制(

4、5)用于多层分布式控制系统高功能的 PLC 具有较强的通信联通能力,可实现 PLC 与 PLC 之间、PLC 与远程 I/O 之间、PLC 与上位机之间的通信。从而形成多层分布式控制系统或工厂自动化网络。 1.3 PLC 概况及在机械手中的应用(1)可靠性高、抗干扰能力强(2)控制系统构成简单、通用性强PLC 课程设计- 4 -由于 PLC 是采用软件编程来实现控制功能,对同一控制对象,当控制要求改变需改变控制系统的功能时,不必改变 PLC 的硬件设备,只需相应改变软件程序。(3)编程简单、使用、维护方便(4)组合方便、功能强、应用范围广PLC 既可用于开关量的控制又可用于模拟量的控制;既可用

5、单片机控制,又可用于组成多级控制系统;既可控制简单系统,又可控制复杂系统。因此,PLC 应用范围很广。(5)体积小、重量轻、功耗低PLC 采用了半导体集成电路,外形尺寸很小,重量轻,同时功耗也很低,空载功耗约 1.2KW。机械手通常应用于动作复杂的场合来代替人的反复的操作,从而节省人的劳动,普通继电器由于其体积和接口等各方面限制,经常被应用于动作简单的电气及流水线控制,而 PLC 以其可靠性高、抗干扰能力强;控制系统构成简单、通用性强;编程简单、使用、维护方便;组合方便、功能强、应用范围广; 体积小、重量轻、功耗低等有点被广泛应用于类似机械手的控制动作复杂的场合,本设计正是以 PLC 控制为基

6、础从而实现机械手的各种动。二、 机械手的工作原理2.1 机械手的概述机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来,随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术,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和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点,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,例如:(1)机床加工工件的装卸,特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。(2)在装配作业中应用广泛,在电子行

7、业中它可以用来装配印制电路板,在机械行业中它可以用来组装零部件。(3)可在劳动条件差,单调重复易子疲劳的工作环境工作,以代替人的劳动。PLC 课程设计- 5 -(4)在危险场合下工作,如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。(5)宇宙及海洋的开发。(6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。2.2 机械手的工作原理机械手电气控制系统,除了有多工步特点之外,还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时,系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时,系统自动完成各工步操作,且循环动作。当旋钮打向手动时,每一工步都要按下该工步按钮才能实现。

8、图 1 机械手传送示意及操作面板控制器如图 1 所示机械手能实现手动、回复位、单步、单周期和连续等五种工作方式。手动工作方式时,用各按钮的点动实现相应的动作;回复位工作方式时,按下“回复位”按钮,则机械手自动返回原位;单步工作方式时,每按一次起动按钮机械手向前执行一步;选择单周期工作方式时,每按一次起动按钮,机械手只运行一个周期就停下;连续工作方式时,机械手向前执行一步;只要按下起动按钮,机械手就会连续循环动作,直到按下停止按钮,机械手才会最后运行到原位并停下;而在传送工件的过程中,机械手必须升到最高位置才PLC 课程设计- 6 -能左右移动,以防止机械手在较低位置运行时碰到其它工件。图 2

9、机械手传送示意及操作动作示意图图 3 机械手传送示意及操作动作执行图如图 2,3 、其功能是将工件从 A 移送到 B 处。气动机械手的升降和左右移动分别使用了双线圈的电磁阀,在某方向的驱动线圈失电时能保持在原位,必须驱动反方向的线圈才能反向运动。上升、下降对应的电磁阀线圈分别是 YV2、YV1,右行、左行对应的电磁阀线圈分别是 YV3、 YV4。机械手的夹钳使用单线圈电磁阀 YV5,线圈通电时夹紧工件,断电时松开工件。通过设置限位开关 SQ1、SQ2、SQ3、SQ4 分别对机械手的下降、上升、右行、PLC 课程设计- 7 -左行进行限位,而夹钳不带限位开关,它是通过延时 1.7s 来表示夹紧、

10、松开动作的完成的。三、 机械手的工作流程图PLC 课程设计- 8 -四、 输入和输出点分配图及原理接线图输入 输出 输入继电器电路元件 作用输出继电器电路元件 作用X0 FR 过载保护 Y0 KM1 下降X1 SQ1 下限位 Y1 KM2 夹紧松 开X2 SQ2 上限位 Y2 KM3 上升X3 SQ3 右移限位 Y3 KM4 右移X4 SQ4 左移限位 Y4 KM5 左移X5 SB1 上升 X6 SB2 左移 X7 SB3 放松 X10 SB4 下降 X11 SB5 右移 X12 SB6 夹紧 X20 手动 X21 回原点 X22 单步运行 X23 单周期运 行 X24SA自动运行 X25 SB7 回原点起 动 X26 SB8 自动起动 X27 SB9 停止 表 1 机械手传送系统输入和输出点分配表PLC 课程设计- 9 -图 4 机械手控制的输入/ 输出接线图PLC 课程设计- 10 -五、 元器件选型及清单气爪选平行型: 因为物体重 1kg,所以由表 3.1 得气爪内径 40mm,夹爪为标准型,所以气爪型号为:HFZ40(亚德客)

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