(完整word版)简易物料搬运机械手的PLC控制系统设计.doc

课程设计

电气控制系统与PLC课程设计

题目：简易物料搬运机械手的PLC控制系统设计
系别：机械工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
班级：机自081班
时间：2011年12月1日
指导教师：冯治国

1.设计的目的
1通过课程设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识及基本技能进行分析和解决实际问题的能力。
2使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。
3使学生掌握简易机械手的电器工作原理。
2设计内容

目录
原理介绍和分析部分
根据要求选择系统方案
PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配
程序框图和程序设计
心得体会

。
3．设计任务和要求
提交报告一份（主要组成：功能阐述、流程图、I/O分配、电气原理图、梯形图）
字数＞3000
报告相似程度＞80%，按不及格处理
交作业时间：12.3

4器材
简易物料搬运机械手
5参考资料
1宫淑贞徐世许主编《可编程控制器原理及应用》北京人民邮电出版社2009.4

机械手的控制及说明
一、课题内容
1.如图所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。该机械手是一个水平/垂直位移的机械设备，其操作是将工件从左工作台搬运到右工作台，由光耦合器VLC来检测工作台上有没有工件。机械手通常位于原点，它的动作全部由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制，放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀(称为夹紧电磁阀)控制。
机械手工作循环过程示意图如图2所示。从图中可见，机械手工作循环过程主要有8个动作，即为：

图1机械手结构示意图

二机械手的控制系统要求分析
机械手动作示意图如图1所示。其全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀和继电器控制。其中，上升／下降和左移／右移分别由双线圈两位继电器控制。下降继电器线圈通电时，机械手下降；下降继电器线圈断电时，机械手下降停止。只有上升继电器线圈通电时，机械手才上升；上升继电器线圈断电时，机械手上升停止。同样，左移／右移分别由左移继电器和右移继电器控制。机械手的放松／夹紧由一个单线圈(称为夹紧电磁阀)控制。该线圈通电，机械手夹紧；该线圈断电，机械手放松。
机械手的动作过程如图2所示。从原点开始按下启动按钮时，下降继电器线圈通电，机械手开始下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降继电器线圈断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧，夹紧后，上升继电器线圈开始通电，机械手上升；上升到顶时，碰到上限位开关，上升继电器线圈断电，上升停止；同时接通右移继电器，机械手右移，右移到位时，碰到右移极限位开关，右移继电器线圈断电，右移停止。此时，右工作台上无工作，则光电开关接通，下降继电器线圈接通，机械手下降。下降到底时碰到下限位开关下降继电器线圈断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松，放松后，上升继电器线圈通电，机械手上升，上升到极限时碰到极限位开关，上升继电器断电，上升停止；同时接通左移继电器，机械手左移；左移到原点时，碰到左极限开关，左移继电器线圈断电，左移停止。至此，机械手经过八步动作完成一个循环。
三PLC的共有选型及I/O口接线图
根据控制要求共有20个输入和5个输出，共有25个点数，按照设计要求和需要我们选用了三菱FX系列中的FX2-48MR作为设计主体，其输入与输出接线图及控制面板如图所示：

X15
回原点启动
X5
X4
X6
X7
X21
X22
X8
X23
电源
急停
上升
右移
左移
下降
夹紧
松开
启动
停止
回原点X11
单步运行X12
单周期X13
自动X14
手动X10
操作面板示意图

L1
L2
L3
QF
QF
QF
上升/下降
KM1
KM2
左/右移
KM3
KM4
夹紧/放松
KM5
M1

M2
YA4

外围接24V
PLC机械手主电路图
主电路
FR
FV

I/O口分配表输入信号输出信号名称代号输入点编码名称代号输出点编码上限位SQ1X0上升YV1Y0下限位SQ2X1下降YV2Y1左限位SQ3X2右移YV3Y2右限位SQ4X3左移YV4Y3下降点SB1X4夹紧YV5Y4上升点SB2X5左移点SB3X6右移点SB4X7启动SB5X8手动操作SA1-1X10回原点SA1-2X11单步SA1-3X12单周期SA1-4X13自动SA1-5X14回原点启动SB6X15全自动SB7X16停止SB10X17夹紧SB8X21放松SB9X22工作检测ST5X20KM1
KV1
KV2

KV3
KV4
KV5
KM2
KM3
KM4
KM5
220V/380V
外围电路（1）

KV4

外围电路（2）
----PLC

四初始化程序设计
在主电路中KM1、