PLC机械手课程设计样本.doc
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1、专业方向设计任务书题目名称:基于PLC机械手控制系统设计 专业 自动化 班级 2学校:青岛理工大学自动化学院 12月22日基于PLC机械手控制设计摘要:工业机械手是近代自动控制领域中浮现一项新技术,是当代控制理论与工业生产自动化实践相结合产物,并以成为当代机械制造生产系统中一种重要构成某些。工业机械手是提高生产过程自动化、改进劳动条件、提高产品质量和生产效率有效手段之一。特别在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染场合,应用得更为广泛。在国内,近几年来也有较快发展,并获得一定效果,受到机械工业和铁路工业部门注重。当今PLC吸取了微电子技术和计算机技术最新成果,其应用已从单机自动化推广到整条
2、生产线自动化乃至整个工厂生产自动化。当前,机械手重要用于机床加工、铸锻、热解决等方面,无论数量、品种和性能方面还不能满足工业生产发展需要。在国内重要是逐渐扩大应用范畴,重点发展铸锻、热解决方面机械手,PLC可以按照所需规定完毕机械手设计,使机械手设计简朴化,大大节约了时间,提高了工作效率,减轻了劳动强度,改进作业条件。本课题拟开发物料搬运机械手,采用西门子系列S7-200PLC,对机械手上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械某些有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等;电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件构成。咱们运用可编程技术,结合相应硬件装置,控制机械手完毕各种动作。 核心词:机械手 S7-2
3、00 可编程技术1、PLC简介:自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)取代老式继电器控制装置以来,PLC得到了迅速发展,在世界各地得到了广泛应用。同步,PLC功能也不断完善。随着计算机技术、信号解决技术、控制技术网络技术不断发展和顾客需求不断提高,PLC在开关量解决基本上增长了模仿量解决和运动控制等功能。今天PLC不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要作用。通用PLC应用于专用设备时可以以为它就是一种嵌入式控制器,但PLC相对普通嵌入式控制器而方具备更高可靠性和更好稳定性。实际工作中遇到某些顾客本
4、来采用嵌入式控制器,当前正逐渐用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器1.1可编程器基本原理 PLC与普通微机在许多方面有相似之处,但其工作方式却与微机有很大不同。微机普通采用等待命令工作方式,如在常用键盘扫描方式或I/O扫描方式下,有键按下或I/O动作则转入相应子程序;无键按下或I/O不动作则继续扫描键盘和I/O口。PLC则采用循环扫描动作方式,在PLC中顾客序按先后顺序存储,2、机械手概述工业机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人一种重要分支。它特点是可通过编程来完毕各种预期作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自长处,特别体现了人智能和适应性。机械手作业
5、精确性和各种环境中完毕作业能力,在国民经济各领域有着辽阔发展前景。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。2.1机械手分类机械手普通分为三类。第一类是不需要人工操作通用机械手,它是一种独立不附属于某一主机装置。它可以依照任务需要编制程序,以完毕各项规定工作。它特点是除具备普通机械物理性能外,还具备通用机械、记忆智能三元机械。第二类是需要人工操作,称为操作机。它来源于原子、军事工业,先是通过操作机来完毕特定作业,日后发展到用无线电信号操作机械手来进行探测月球、火星等。第三类是专用机械手,重要附属于自动机床或自动线上,用于解
6、决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”,它是为主机服务,由主机驱动,除少数外,工作程序普通是固定,因而是专用。本项目规定设计机械手模型可归为第一类,即通用机械手。在当代生产公司中,自动化限度较高,大量应用机械手。通过本次设计,可以增强对工业机械手结识,同步并熟悉掌握PLC技术、位置控制技术、气动技术等工业控制惯用技术。机械手控制系统设计环节 依照工艺规定拟定被控系统必要完毕动作,拟定这些动作之间关系及完毕这些动作顺序。(2)分派输入、输出设备,即拟定哪些外围设备是送信号给PLC,哪些外围设备是接受来自PLC信号,同步还要将PLC输入、输出点与之一一相应,
7、对I/O进行分派。在此基本上拟定PLC选型。(3)依照控制系统控制规定和所选PLCI/O点状况及高功能模块状况,设计PLC顾客程序,此时可采用梯形田、助记符或流程图语言形式顾客程序。PLC顾客程序体现了按照对的顺序所规定所有功能及其互有关系,编程时可用编程器或计算机直接编程、修改,同步也可对PLC工作状态、特殊功能进行设定。(4)对所设计PLC程序进行调试和修改,直至PLC完全实现系统所规定控制功能。(5)保存已完毕程序。3控制系统硬件设计对于机械手控制系统可以采用各种方式,如继电器控制、单片机控制、PLC控制等。但由于此明确指定采用PLC可编程控制器控制实现,因此,不用咱们去考虑控制硬件方案
8、,只是要对PLC进行比较选取。3.1PLC选型对于PLC选取,咱们必要考虑多方面因素。例如输入、输出最多点数;扫描速度;内存容量;指令条数;功能模块等。同步还要考虑其经济实用性以及工作环境对其影响。3.1.1PLC类型PLC按构造分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和控制室安装两类;按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发,普通可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLCI/O点数固定,因而顾客选取余地较小,用于小型控制系统;模块型PLC提供各种I/O卡件或插卡,因而顾客可较合理地选取和配备控制系统I/O点数,功能扩展以便灵活,普通用于大中型控制系统
9、。3.1.2输入输出模块选取输入输出模块选取应考虑与应用规定统一。例如对输入模块,应考虑信号电平、信号传播距离、信号隔离、信号供电方式等应用规定。对输出模块,应考虑选用输出模块类型,普通继电器输出模块具备价格低、使用电压范畴广、寿命短、响应时间较长等特点;可控硅输出模块合用于开关频繁,电感性低功率因数负荷场合,但价格较贵,过载能力较差。输出模块尚有直流输出、交流输出和模仿量输出等,与应用规定应一致。可依照应用规定,合理选用智能型输入输出模块,以便提高控制水平和减少应用成本。考虑与否需要扩展机架或远程I/O机架等。3.1.3电源选取PLC供电电源,除了引进设备时同步引进PLC应依照产品阐明书规定
10、设计和选用外,普通PLC供电电源应设计选用220VAC电源,与国内电网电压一致。重要应用场合,应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC自身带有可使用电源时,应核对提供电流与否满足应用规定,否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC,对输入和输出信号隔离是必要,有时也可采用简朴二极管或熔丝管隔离。3.1.4存储器选取由于计算机集成芯片技术发展,存储器价格已下降,因而,为保证应用项目正常投运,普通规定PLC存储器容量,按256个I/O点至少选8K存储器选取。需要复杂控制功能时,应选取容量更大,档次更高存储器。3.1.5经济性考虑选取PLC时,应考虑性能价格比。考虑经济性时,应
11、同步考虑应用可扩展性、可操作性、投入产出比等因素,进行比较和兼顾,最后选出较满意产品。输入输出点数对价格有直接影响。每增长一块输入输出卡件就需增长一定费用。当点数增长到某一数值后,相应存储器容量、机架、母板等也要相应增长,估因而,点数增长对CPU选用、存储器容量、控制功能范畴等选取均有影响,在算和选用时应充分考虑,使整个控制系统有较合理性能价格比。机械手PLC选取及参数 综合上述原则机械手控制系统主机为西门子S7-200。SIMATIC S7-200系列PLC是德国西门子(Siemens)公司生产具备很高性能价格比微型可编程控制器。西门子是世界上最大电气和电子公司之一。西门子中华人民共和国业务
12、是其亚太地区业务重要支柱,活跃在中华人民共和国信息与通讯、自动化与控制、电力、交通、医疗、照明以及家用电器等各个行业中,其核心业务领域是基本设施建设和工业解决方案。 S7-200作为西门子SIMATIC PLC家族中最小成员,以其超小体积,灵活配备,强大内置功能,近年来始终广泛服务于国内各行各业。由于它具备构造小巧,运营速度快,价格低廉及多功能多用途等特点,因而在工业公司中得到了广泛应用。S7-200丰富种类:CPU221:内置10个数字量I/O点,不可扩充;CPU222:内置14个数字量I/O点,可扩充到78路数字量I/O或10路模仿量I/O;CPU224:内置24个数字量I/O点,可扩充到
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