《搬运机械手PLC控制系统课程设计机械制造工业自动化_机械制造-工业自动化.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《搬运机械手PLC控制系统课程设计机械制造工业自动化_机械制造-工业自动化.pdf（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学 号：学 院：机械与动力工程学院 专 业：机械电子工程 题 目：搬运机械手 PLC 控制系统设计 指导教师：赵俊生 职称:副教授 原 霞 职称:副教授 2013 年 12 月 30 日 中北大学 课程设计任务书 2013/2014 学年第 一 学期 学 院：机械与动力工程学院 专 业：机械电子工程 学生姓名：学 号：课程设计题目：搬运机械手 PLC 控制系统设计 起 迄 日 期：2013 年 12 月 30 日2014 年 1 月 10 日 课程设计地点：瑞学楼 指 导 教 师：赵俊生 原霞 负 责 人：赵俊生 下达任务书日期:2013 年 12 月 3
2、0 日 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控
3、制系统设计工作 课程设计任务书 1设计目的：培养学生可编程控制器应用能力，同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和 认识，学会查阅有关专业资料及设计手册。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：某机械手工作示意图如图所示，该机械手是将传送带 A 上的物品搬送到传送带 B,为使动作准确，安装了限位开关 1ST 到 5ST，分别对机械手进行抓紧、左旋、右旋、上 升、下降动作的限位，并给出动作到位信号，机械手的放松由时间控制；光电开关 PS 负责检测传送带 A 上的物品是否到位；启动按钮 1SB、停止按钮 2SB 用以启动、停止机械手和传送带 A。传送带 A、B 由电动机拖动，
4、机械手的上下左右抓放动作由液压驱动，并分别由 6 个电磁阀来控制；传送带 B 为连续运转状态，不用 PLC 控制。试设计 PLC 控制系统。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1.完成 PLC 电气控制原理设计（原理图）；2.完成现场器件与 PLC 内部等效继电器地址编号对照表；3.完成 PLC 梯形图；4.完成 PLC 指令程序编写；5.完成设计说明书等其它资料。指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计
5、地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 课程设计任务书 4主要参考文献：1.赵俊生.电机与电气控制及 PLC（第二版）.北京：电子工业出版社，2012 2.邓星钟.机电传动控制.武汉：华中科技大学出版社，2002 3.袁任
6、光.可编程控制器（PLC）应用技术与实例.广州：华南理工大学出版社，2001 4.徐世许.可编程序控制器原理、应用、网络 .合肥：中国科学技术大学出版社，2001 5.王运霞 郝麦顿.可编程控制器对双面组合钻床的控制.组合机床与自动化加工技术 洛阳大学电子工程系，2003 5设计成果形式及要求：课程设计说明书（附程序及相关图表）6工作计划及进度：2013 年 12 月 30 日 12 月 31 日 熟悉题目，查阅相关资料 2014 年 1 月 1 日 1 月 3 日 PLC 端口分配图和端口接线图 2014 年 1 月 5 日 1 月 7 日 完成控制系统梯形图及程序设计 2014 年 1 月
7、 8 日 1 月 9 日 撰写课程设计说明书 2014 年 1 月 10 日 答辩 负责人审查意见：签字：年 月 日 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带
8、传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 目录 1 搬运机械手的发展及 PLC 的选择 1 2 搬运机械手的总体设计 2 2.1 设计内容与要求 2 2.2 控制系统硬件设备配置 3 2.2.1 电动机控制线路设计 3 2.2.2 PLC 控制系统设计 3 2.3 控制系统软件设计 4 2.3.1 机械手功能流程图 4 2.3.2 梯形图 5 2.3.3 PLC 指令编写程序 9 3 设计小结 10 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力
9、工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 1 搬运机械手的发展及 PLC 的选择 随着现代工业自动化的普及和发
10、展，搬运机械手的应用也逐渐普及，机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，根据给定的规定动作顺序、轨迹来完成工件抓取和搬运的自动化装置。搬运机械手的应用可以大大提高生产过程中的自动化程度可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率、降低了劳动力和其他搬运方式的限制和不足以满足现代经济的发展要求。该控制系一以可编程控制器为核心由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械 手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控 制电动机的正反转。其动作过程包括：下降、夹紧、上升、前进、延时、下降、放松、上升、后退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、连续；来满足生产 中的各种操作要求。机械手是一
11、种能模拟人的手臂的部分动作，按自己预定的程序、轨迹来完成工件抓取和搬运的自动化装置。搬运机械手的应用可以大大提高生产过程中的自动化程度，改善劳动条件避免人身事故的发生同时还可以减少人力便于有节奏性 的生产。基于 PLC 控制机械手，综合了计算机和自动控制等先进技术，具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、功耗低等优点。控制系统利用 PLC 可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型 PLC 的体 积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确 1/2-1/10。PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。PL
12、C 的高可靠性、丰富的 I/O 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号、编程 简单易学、安装简单，维修方便。PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的 梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般 工程技术人员所理解和掌握。PLC 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直 接运行。使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运 行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。所以选用 PLC 实现对机械手的控制为最佳选择。1
13、 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统
14、设计工作 中北大学课程设计 2 搬运机械手的总体设计 2.1 设计内容与要求 械手工作示意图 2.1 图所示，该机械手是将传送带 A 上的物品搬送到传送带 B,为使动作准确，安装了限位开关 ST1 到 ST5，分别对机械手进行抓紧、左旋、右旋、上升、下降动作的限位，放松时间为 2 秒；光电开关 PS 负责检测传送带 A 上的物品是否到位；启动按钮 SB1、停止按钮 SB2 用以启动、停止机械手和传 送带 A。图 2.1 搬运机械手工作示意图 对机械手的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如图 2.2 所示：图 2.2 机械手动作过程 根据搬运机械手的设计要求，我将从硬件和软件两方面对工作过
15、程进行设 计。2 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控
16、制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 2.2 控制系统硬件设备配置 2.2.1 电动机控制线路设计 根据传送带 A，B 的运行要求设计其主电路图如 2.3，图中各个符号的意义：L1、L2、L3、为三相交流电源；QS 为隔离开关；QF 为电气自动控制开关；KM 为接触器不仅能接通切断电路，而且对电路起欠压和零压保护；FR 为热继电路对电路起过载保护和断相保护的作用，以防止电动机过热而 烧毁保护电路；电动机接地保护。QS QF L1 L2 TA L3 N PA PV KM1 KM2 FR1 FR2 M1 M2 3 3 图 2.3 传送带主回路 2.2.2 PLC 控制系统设计 （1）I/O
17、接口分配 表 1I/O 接口分配表 输入 输出 启动按钮：SB1 I0.0 上升 YV1：Q0.1 停止按钮：SB2 I0.5 下降 YV2:Q0.2 上升限位：ST4 I0.1 左转 YV3:Q0.3 下降限位：ST5 I0.2 右转 YV4:Q0.4 左转限位：ST3 I0.3 夹紧 YV5:Q0.5 右转限位：ST2 I0.4 传送带 A:Q0.6 夹紧限位：ST1 I0.7 光电开关：PS I0.6 3 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课
18、程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 （2）I/O 外围接线图 根据以上要求可画出搬运机械手的 I/O 外围接线图 2.4 图 2.4 PLC 外围接线图 4 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教
19、授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 2.3 控
20、制系统软件设计 2.3.1 机械手功能流程图 根据要求可画出搬运机械手的流程图 3.1 图 3.1 功能流程图 5 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传
21、送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 2.3.2 梯形图 下图为西门子 S7-200PLC 编程软件所绘梯形图 6 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送
22、到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 7 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示
23、该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 8 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要
24、求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 图 3.3 梯形图 2.3.3 PLC 指令程序编写 表 2 指令程序编写 LD I0.0 LD M0.0 LD M10.4 LD M10.1 O M0.0 AN M1.6 A I0.3 O M10.5 A I0.5 LD M11.1 OLD =Q0.2=M0.0 AN M11.2 LD M1
25、0.5 OLD A I0.2 LD M10.2 LD I0.1 =Q0.6 OLD =Q0.5 O M0.0 LD M10.6 O M1.1 LDN I0.5 A T38 LD M10.3 AN Q0.2 R M10.0,9 OLD O M10.7=M1.1 R M20.0,1 LD M10.7=Q0.1 A I0.1 LD I0.4 LD M10.0 OLD LD M10.4 O M0.0 LD M10.1 LD M11.0=Q0.3 O M1.4 A I0.2 A I0.4 AN Q0.3 OLD OLD LD M10.6=M1.4 LD M10.2 LD M11.1 R M20.0,1
26、A I0.7 A I0.6 TON T38,20 LD I0.6 OLD OLD O M1.6 LD M10.3 SHRB M10.0,LD M11.0 A M0.0 A I0.1 M10.1,+10 AN M11.1=M1.6 OLD =Q0.4 说明：表 2 根据图 3.3 所绘梯形图进行编程 9 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原
27、始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作 中北大学课程设计 3.设计小结 搬运机械手控制系统设计有自动循环功能。在工作系统中有启动、急停功能，按下急停后，机械手立刻停止工作。急停是方便故障检查，排除故障后可以接着停止前的运作运行。，连续循环的控制方式准确，可靠性高。手动操作便于维修，安全，操作简单。通过本次对搬运机械手的控制系统
28、设计，让我对基本的梯形图、指令表、外部接线图有了更好地了解，也让我了解了关于 PLC 设计原理和工作原理。虽然本次课程设计是要求自己独立完成的，但是我还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学相互讨论交流。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己处理问题更快，少走弯路。在设计过程中还需要查阅很多相关资料，为将来的毕业设计打下基础，做好准备。10 指导教师赵俊生职称副教授原霞职称副教授年月日中北大学课程设计任务书学年第一学期学专院机械与动力工程学院业机械电子工程学生姓名学号课程设计题目搬运机械手控制系统设计起迄日期年月日年月日课程设计地点瑞学楼指同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识学会查阅有关专业资料及设计手册设计内容和要求包括原始数据技术参数条件设计要求等某机械手工作示意图如图所示该机械手是将传送带上的物品搬送到传送带为使动作准确安装电开关负责检测传送带上的物品是否到位启动按钮停止按钮用以启动停止机械手和传送带传送带由电动机拖动机械手的上下左右抓放动作由液压驱动并分别由个电磁阀来控制传送带为连续运转状态不用控制试设计控制系统设计工作