(完整版)基于plc的机械手控制系统设计

青岛科技大学本科毕业设计论文

3.顺序功能图语言

顺序功能图SFC是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法,主要由“步”、“转移”及“有限线段”等元素组成,它将一个完整的控制工程分为若干个阶段(状态),各阶段具有不同的动作,阶段间有一定的转换条件,条件满足就实现状态转移,上一状态动作结束,下一动作开始。

2.8 PLC的应用领域

目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。

1、开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2、模拟量控制

在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。

3、运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4、过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶

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基于PLC的机械手控制系统设计

金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5、数据处理

现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

6、通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。

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3机械手的设计

3.1机械手的控制要求

本机械手的控制要求:机械手搬运零部件动作示意图如下图3-1 所示,该机械手可用来将工件从A工位搬到B工位,实现方式有手动自动两种工作方式,其动作过程分为10 工步,即从原位开始顺序经过10个动作后完成一个周期,并返回原位,在此,定义机械手处于左旋限位,上行限位时为原点。具体过程是:横轴下降,至下限位开关,夹紧工件,横轴上升,至上限位开关,底盘右旋转,至右旋限位开关,横轴右行,至右限位开关,横轴下降,至下限位开关,松开工件,横轴上升,至上限位开关,横轴左行,至左限位开关,底盘左旋转,至左旋限位开关,返回原位,完成一个周期。

为了便于控制系统调试和维护,本控制系统有手动功能和自动功能。当手动/自动转换开关置于“手动”位置时,按下相应的手动按钮,就可实现上升、下降、左移、右移、夹紧、放松的手动控制。当机械手处于原位时,将手动/自动转换开关置于“自动”位置时,进入自动工作状态。机械手工作方式说明如下:

(1)手动工作方式即单步运行,每按一个按钮,执行一步操作; (2)自动工作方式即连续运行,按下启动按钮,机械手自动运行,一个周期后循环工作,直至完成搬运任务;

(3)运行之前,通常对机械手进行复位操作,复位操作有机械手在左边、在右边、在中间三种情况,要逐一考虑,使机械手在任意位置都可以完成复位,回到原点;

(4)运行过程中,当按下停止按钮时,要停止一切动作。

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基于PLC的机械手控制系统设计

图3-1机械手搬运零部件示意图 Fig. 3-1 Manipulator handling parts schemes

3.2机械手控制系统设计方案的比较

在工业自动化生产中常用的控制系统有:传统的继电器—接触器控制系统、PLC控制系统和微机控制系统这三种。但从使用性、经济性、可靠性出发,本设计选用了PLC控制系统。因为从上述该机械手所需完成的控制动作分析来看,本机械手是用于在复杂的条件下工件的传输,主要动作是上升、下降、左移、右移、夹紧、放松、左旋、右旋和工序延时控制等,控制动作基本上是以简单的顺序逻辑动作为主,是属典型的继电逻辑顺序动作控制系统,这是PLC最擅长的功能,而且PLC具有体积小、重量轻、可靠性高、抗干扰能力强、编程简

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