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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。
机械手是工业机器人的重要组成部分,在很多情况下它就可以称为工业机器人。
工业机器人是集机械、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。
广泛采用工业机器人,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,有着十分重要的意义。
可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品,逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC,实现机械手搬运控制系统,该系统充分利用了可编程控制器(PLC)控制功能。
使该系统可靠稳定,时期功能范围得到广泛应用。
目录
1.plc概论……………………………………………………………1
1.1plc产生…………………………………………………...…1
1.2plc的定义……………………………………………...……2
1.3plc的功能和特点……………………………………..….…2
1.3.1plc的功能……………………………………….…...…2
1.3.2plc的特点…………………………………………..…..3
1.4plc的工作过程…………………………………………...…4
2.设计目的及主要内容………………………………………..……4
2.1设计目的………………………………………………...…..5
2.2主要内容………………………………………….………....5
3.plc及机械手的介绍及选择………………………………………6
3.1机械手………………………………………………………...6
3.1.1机械手简介………………………………………………6
3.1.2机械手的选择………………………………………...….7
4.设计主体部分……………………………………………………..8
4.1控制要求…………………………………………...………..8
4.2梯形图………………………………………………….........9
4.3Plc连线图…………………………………………...……..10
4.4模拟调试…………………………………………...………10
5.论文小结…………………………………………………………11
参考文献……………………………………………………….…....12
1PLC的概论
1.1PLC的产生
可编程序控制器问世于1969年。
是美国汽车制造工业激烈竞争的结果。
更新汽车型号必然要求加工生产线改变。
正是从汽车制造业开始了对传统继电器控制的挑战。
1968年美国GeneralMotors公司,要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器。
1969年,美国数据设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器,并成功地应用在GM公司的生产线上。
这一时期它主要用于顺序控制,只能进行逻辑运算,故称为可编程逻辑控制器,简称PLC(ProgrammableLogicController)。
这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点,很快在美国其他工业领域得到推广应用。
到1971年,已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业。
PLC的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。
1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了第一台PLC(DSC-8)。
1973年,西欧国家也研制出了PLC。
有决定意义的进步还是在1975年到1976年之间。
这两年美国、日本、等一些国家把微处理器用作PLC的中央处理单元,更能适应工业环境,从而plc真正进入使用阶段。
我国从1974年开始研制PLC,1977年开始工业应用。
1.2PLC的定义
可编程序控制器是一种数字运算的电子系统,专为工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器,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。
可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充的原则设计”。
总之,可编程控制器是一台计算机,它是专业为工业环境应用而设计制造的计算机。
它具有丰富的输入/输出接口,并具有较强的驱动能力。
但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用,在实际应用时,其硬件需根据实际需要进行选用配置,其软件需根据控制要求进行设计编制。
1.3PLC的功能和特点
1.3.1PLC的功能
PLC是应用面很广,发展非常迅速的工业自动化装置,在工厂自动化和计算机集成制造系统中占重要地位。
现在PLC的功能远不仅是代替传统的继电器逻辑,还应具有以下功能:
1.控制功能
(1)逻辑控制
PLC具有“与”、“或”、“非”、“异或非”和触发器等逻辑运算功能,可以代替继电器进行开关控制。
(2)定时控制
PLC为用户提供了若干个电子定时器,
(3)技术控制
(4)顺序控制
2.数据采集、存储与处理功能
(1)数学运算功能
(2)数据处理
(3)模拟数据处理
3.输入/输出接口调理功能
4.通信、联网功能
5.人机界面功能
6.编程、调试
1.3.2PLC的特点
为了适应在工业环境中的应用,PLC一般具有以下特点:
1.高可靠性
2.丰富的I/O接口模块
3.采用模块化结构
4.运行速度快
5.功能完善
6.编程简单
7.系统设计、安装、调试
8.维修方便,维修工作量小
9.总价格低
PLC系统与工业总线计算机和DCS相互渗透互为借鉴,相互竞争而发展,并促进工业的进步。
1.4PLC的工作过程
图1
PLC工作的全过程可用上图所示的运行框图来表示。
PLC整个运行可分为上电处理、扫描过程和出错处理三个阶段。
2.设计目的及主要内容
2.1设计目的
1.培养机械设计能力;
2.扩展知识结构;
3.培养综合运用能力;
4.是课堂教学的有益补充。
通过本次论文,进一步加强自己对机械手和PLC的认识,以及它们在生活中广泛应用。
2.2主要内容
A正确选用机械手和PLC类
B绘制I/O分配
C设计梯形图
D指令表
E模
3.PLC及机械手的介绍及选择
3.1机械手
3.1.1机械手简介
mechanicalhand也被称为自动手,autohand能模仿人手和臂的某些动作功能,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:
拟调试
(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。
(4)可在危险场合下工作,如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。
(6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。
机械手简述:
机械手的形式是多种多样的,有的较为简单,有的较为复杂,但基本的组成形式是相同的,一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。
1.执行机构
机械手的执行机构,由手、手腕、手臂、支柱组成。
手是抓取机构,用来夹紧和松开工件,与人的手指相仿,能完成人手的类似动作。
手腕是连接手指与手臂的元件,可以进行上下、左右和回转动作。
简单的机械手可以没有手腕。
支柱用来支撑手臂,也可以根据需要做成移动。
2.传动系统
执行机构的动作要由传动系统来实现。
常用机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等几种形式。
3.控制系统
机械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、方向、位置、速度进行动作,简单的机械手一般不设置专用的控制系统,只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统的控制,使执行机构按要求进行动作.动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控制。
3.1.2机械手的选择
由于机械手是在搬运中的应用,所以采用传送带加旋转的机械手类型。
此机械手易于操作,性能可靠。
4设计主体部分
4.1控制要求
搬运机械手工作示意图如图4-1所示,其任务是将传送带A的物品搬到传送带B上。
机械手的原位是在传送带B上,开始工作时,先是手臂上升,到上限位时,上升限位开关LS4闭合,手臂左旋;
左旋到位时,左旋限位开关LS2闭合,手臂下降;
到下限位时,下降限位开关LS5闭合,传送带A远行。
当光电开关PSl检测到物品已进入手指范围时,手指抓物品。
当物品抓紧时,抓紧限位开关LS1动作,手臂上升;
到上限位时,上升限位开关LS4闭合,手臂右旋;
右旋到位时,右旋限位开关LS3闭合,手臂下降;
下降到下限位时,下降限位开关LS5闭合,手指放开,物品被放到传送带B上延时2s时间到,一个循环结束,再重复。
图4-1
4.2梯形图
4.2PLC连线图
4.3模拟调试
1)按下起动按钮SB1时,机械手系统工作。
首先上升电磁阀通电,手臂上升,至上升限位开关动作;
2)左转电磁阀通电,手臂左转,至左转限位开关动作;
3)下降电磁阀通电,手臂下降,至下降限位开关动作;
4)启动传送带A运行,由光电开关PS/PH检测传送带A上有无物品送来,若检测到物品,则抓紧电磁阀通电,机械手抓紧,至抓紧限位开关动作;
5)手臂再次上升,至上升限位开关再次动作;
6)右转电磁阀通电,手臂右转,至右转限位开关动作;
7)手臂再次下降,至下降限位开关再次动作;
8)放松电磁阀通电,机械手松开手爪,经延时2秒后,完成一次搬运任务,然后重复循环以上过程。
9)按下停止按钮SB1或断电时,机械手停止在现行工步上,重新起动时,机械手按停止前的动作继续工作。
(说明:
SB1为一复合按钮,功能实现是一开一停)
5论文小结
这次课程设计,对我来说非常有意义,在写设计的过程中我学到很多的关于机械手和PLC方面的知识,我以后会加强对它们的学习和应用。
我觉得PLC会有更大的发展。
从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;
从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;
从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;
从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;
从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。
伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
当然机械手在工业中的应用更是越来越成熟,它必然会发挥它的最大作用。
我坚信我们国家的工业会是越来越棒,我为我是一个中国人而自豪。
参考文献
[1]可编程序控制器原理与应用西安电子科技大学出版社主编汪志锋
[2]PLC应用开发技术与工程实践人民邮电出版社编著求是科技
[3]可编程控制器技术及应用北京理工大学出版社编著夏辛明
[4]可编程控制器应用技术机械工业出版社主编王也仿
[5]可编程控制器原理与应用中国电力出版社主编郁汉琪
[6]张建民.《机电一体化系统设计》.北京:
高等教育出版社,成大先.[机械设计手册][M].北京:
机械工业出版社,2002
[7]吴宗泽.[机械设计师手册][M].北京:
[8]王太辰.[中国机械设计大典][M].南昌:
江西科技出版社,2002
[9]张铁,谢存禧.机器人学.【M】.广州:
华南理工大学出版社,2001.
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