1、论 文毕业 设 计 鉴 定 书题目：机械手 PLC 控制程序院（系）专业班级姓 名学 号完成日期： 2011 年 4 月 5 日摘要：本课题是为设计简易机械手控制程序,工业生产中机械手是按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。传统工艺中采用继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此故障多，维修困难，费时费工，不仅加大了成本，而且影响设备的工效。在控制系统的设计过程中，本课题用日本三菱公司生产的 F1F2 系列 PLC 可编程控制器作为控制主机，行程开关的开合作为中间动作信号，在加上 PLC 内部延时继电器的使用对该机
2、械手进行了编程，提出了一份有不同功能模块的梯形图。根据机械手的运动规律：左右、上下、夹松等进行软件编程。实现了手动操作，即：用按钮操作，对机械手的每一种运动单独进行控制；自动操作包括单步、单周期和连续操作。采用 PLC 控制使接线简化，安装方便，而且保证运行的可靠性，减少维修量，提高了工效。运用 FXGPWIN 配合 GT Designer(触摸屏画面制作)技术对简易机械手进行仿真测试，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。关键字 机械手， PLC，FXGPWIN，GT Designer。前言随着PLC应用领域的不断拓宽,PLC的定义也在不断完善中。国际电工委员会(IEC)在1987年2月
3、颁布的可编程控制器标准草案的第三稿中将PLC定义为:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及起有关设备,都应按易于工业控制器系统连成一个整体、易于扩充起功能的原则设计。”实际上现在PLC的功能早已经超出它的定义范围。现在PLC主要应用于开关量的逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理和通信联网等。随着机械手技术的飞速发展和机械手应用领域的不断深化,不仅要求起控制可靠性强、使用灵活性高和操作灵活
4、性好,还要起成本低、可开发经济性强。PLC I/O 接线图PLC I/O 分配情况系统设计图输入点 说明 输入点 说明 输出点 说明X0 选择开关 X10 启动按钮 Y0 机械手原点指示X1 选择开关 X11 停止按钮 Y1 机械手夹紧松开指示X2 下限 1 X12 下降按钮 Y2 机械手下降指示X3 上限 1 X13 上升按钮 Y3 机械手上升指示X4 右限 X14 右行按钮 Y4 机械手右行指示X5 下限 2 X15 左行按钮 Y5 机械手左行指示X6 上限 2 X16 松开按钮X7 左限 X17 夹紧按钮I/O 分配情况一览X20 急停按钮PLC 控制程序梯形图数控系统的设计也有一定的借
5、鉴价值。本机械手传送工件机械运动状态示意图触摸屏画面图触摸屏 I/O 分配情况一览输入点 说明 输入点 说明 输出点 说明M101 选择开关 M111 停止按钮 Y1 机械手夹紧松开指示M102 下限 1 M112 下降按钮 Y2 机械手下降指示M103 上限 1 M113 上升按钮 Y3 机械手上升指示M104 右限 M114 右行按钮 Y4 机械手右行指示M105 下限 2 M115 左行按钮 Y5 机械手左行指示Y6 单周期运行M106 上限 2 M116 松开按钮Y7 连续运行Y10 单周步进M107 左限 M117 夹紧按钮Y11 点动M120 急停按钮 触摸屏 I/O 分配情况一览
6、控制要求1 动作功能YV0=1: 夹紧； YV0=0 松开；YV1=1: 下降； YV1=0: 下降停止；YV2=1: 上升； YV2=0: 上升停止；YV3=1: 右行； YV3=0: 右行停止；YV4=1: 左行； YV4=1: 左行停止；2 初始状态只要电源接通，并同时满足如下三个条件，则认为机械手处于初始状态，这时指示灯 HL1 亮：（1） SQ5=1(已上升到最高位置)（2） SQ6=1(已左行到最左位置)（3） YV0=0(已松开工件)3 用 PLC 程序控制机械传送工件，工作方式有点动方式、单周期运行方式、连续运行方式和单周步进方式四种，用 2 个选择开关 SA1 和 SA2 选
7、择系统工作方式，如下表所示：序号 SA1 SA2 被选择的工作方式0 0 0 单周期运行1 0 1 连续运行2 1 0 单周步进3 1 1 点动4 各种工作方式的控制要求如下：（1）单周期运行方式的控制要求如下：在初始状态下，按一下 SB1,则机械手自动按顺序完成如下工作：下降至 SQ1 位夹紧工件并延时 2 秒上升至 SQ2 位右行至 SQ3 位下降至 SQ4 位松开工件并延时 2 秒上升至 SQ5 位左行至 SQ6 位，进入初始状态停止。（2）在初始状态下，按一下 SB1,则机械手自动按顺序完成如下工作：下降至 SQ1 位夹紧工件并延时 2 秒上升至 SQ2 位右行至 SQ3 位下降至 S
8、Q4 位松开工件并延时 2 秒上升至 SQ5 位左行至 SQ6 位，进入初始状态下降到 SQ1 位夹紧工件并延时 2 秒（循环） 。在运行中，按一下 SB2(停止按钮)，则系统运行至初始状态下才停机。（3）单周步进的控制要求如下：在初始状态下，按一下 SB1,则机械手按以下顺序完成如下一个动作：1)下降至 SQ1 位置，停止；2）夹紧工件并延时 2 秒，停止（保持夹紧状态） ；3）上升至 SQ2 位置，停止；4）右行至 SQ3 位置，停止；5）下降至 SQ4 位置，停止；6）松开工件并延时 2 秒（保持松开状态） ；7）上升至 SQ5 位置，停止；8）左行至 SQ6 位置，停止，回到初始状态。
9、（4）点动的控制要求：按下 SB3YV1=1,下降，若 SQ4=1 则 YV1=0;按下 SB4YV2=1,上升，若 SQ5=1 则 YV2=0;按下 SB5YV3=1,右行，若 SQ3=1 则 YV3=0;按下 SB6YV4=1,左行，若 SQ6=1 则 YV4=0;按一下 SB7YV0=0,松开工件；按一下 SB8YV0=0,夹紧工件。I/O 分配如下：输入：SA1X0 SA2X1SQ1X2 SQ2X3SQ3X4 SQ4X5SQ5X6 SQ6X7SB1X10 SB2X11SB3X12 SB4X13SB5X14 SB6X15SB7X16 SB8X17SB9X20输出:HL1Y0 YV0Y1Y
10、V1Y2 YV2Y3YV3Y4 YV4Y5PLC 程序解释上图为运行模式选择的切换程序选段，通过两个选择开关的组合来实现四种运行模式的切换。本 PLC 程序采用步进顺控指令对机械手的具体运行进行编程，当 PLC 开机运行时由初始脉冲 M8002 接通初始状态继电器 S0，当选择点动运行模式时（M3）,则S30 成为活动步，S0 自动复位。当机械手位置符合初始状态条件，且选择除点动之外的其中一种运行模式时，按下启动按钮则 S20 成为活动步，S0 自动复位，机械手启动运行。如果中途切换运行模式，除了单周和连续互相转换，则置位S0，其他状态继电器复位，夹紧的输出继电器外的所有输出继电器复位。如果切
11、换时机械手夹紧工件，切换后机械手仍保持夹紧状态。不在原点处切换运行模式，切换后只能用点动模式操作机械手运作。在连续运行时按下停止按钮则机械手完成一个单周后才停下来。上图为点动运行模块的程序选段，点动模块在机械手正常运行时较少使用，主要用于机械手运行出现机械故障时，配合急停按钮，通过点动控制使机械手通过最快路径回到预期轨道，为重新运行或故障检修做准备。在点动运行模式下，机械手可以在不超过上、下、左、右极限位置的范围内不遵循常规轨道运行。在控制机械手下降时，不能超过下限行程开关 SQ4，SQ1。在控制机械手上升时，不能超过上限行程开关 SQ5。在控制机械手左行时，不能超过左限行程开关 SQ6。在控制机械手右行时，不能超过右限行程开关 SQ3。同时点动上升，下降，左行，右行通过互锁防止机械手多指令运行。在控制机械手松开工件时，只有当机械手在静止状态下才能松开。而控制机械手夹紧工件时则可以在任一时刻进行。本程序单周，连续，单周步进控制合为同一活动步。当选择单周，连续运行时，M2 不得电，机械手启动下降到 SQ1 时进入下一个工序（S21 为活动步）当选择单周步进运行时，M2 得电，常闭触点断开，常开触点闭合，机械手下降到SQ1 时到位停止，等待再次按下启动按钮进入下一个工序。
