免费毕业论文--机械手移动工件控制系统(一)-自动(3)
2013-07-20 01:11
导读:.机械手移动工件控制系统的控制要求 以三菱公司的PLC为例,设计一个简单的机械手移动工件控制系统。图a所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。该
.机械手移动工件控制系统的控制要求
以三菱公司的PLC为例,设计一个简单的机械手移动工件控制系统。图a所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。该机械手石一个水平/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。
机械手移动工件的基本结构图如图a所示
图1-a 机械手移动工件的基本结构图
1工作原理
机械手移动工件通过限位开关和电机来控制。
机械手分别通过前进/后退电机、上升、下降电机的正反转来上、下、左、右移动,移动的最大位置通过上、下、左、右4个限位开关控制。
夹放工件通过夹紧、放下电机的正反转来控制。夹紧工件通过定时器来控制,即凭经验设定一个时间,在这个时间内,机械手能完全夹紧工件。放下工件通过松限位开关来控制。
按下启动按钮,整个系统按照PLC程序的设定有序的运行;正常停车时,按下正常停车按钮,等机械手运行到初始位置,停车。当按下即停按钮时,系统不管运行到什么状态,都要立即停止
2设备控制要求
机械手移动工件控制系统的要求时有“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。
2.1正常运行
在初始位置(上、左、松限位开关确定)处,按下启动按钮,系统开始工作;
机械手首先向下运动,运动到最低位置停止;
机械手开始夹紧工件,一直到工件夹紧为止(由定时器控制);
机械手开始向上运动,一直运动到最上端(由上限位开关确定);
上限位开关闭合后,机械手开始向右运动;
运行到右端后,机械手开始向下运动;
(转载自http://www.NSEAC.com中国科教评价网)
向下运动到最低位后,机械手把工件松开,一直到松限位开关有效(由松限位开关控制);
工件松开后,机械手开始向上运动,直至触动上限位开关(上限位开关控制);
到达最上端后,机械化搜开始左运动,直到触动左限位开关,此时机械手已回到初始位置;
该系统要求能连续循环工作。正常停车时,要求机械手回到初始位置才能停车。
2.2紧急停止
按下紧急停止按钮时,系统立即停止。
3硬件配置
从控制系统图1-B可以看出,在控制方式选择上需要一个启动按钮用来完成自动方式的启动、1个停止按钮用来处理正常情况下的停止运行,1个急停按钮用来处理紧急情况下的停止运行。机械手运动的限位开关有5个:高位限位开关、低位限位开关、左位限位开关、右位限位开关和松开器件开关。手动输入信号共由3个电机组成:前进/后退电机、上升/下降电机、夹取/放下电机。
机械手控制系统图如下图所示:
3.1.PLC的选型
(1)对输入 / 输出点的选择
要先弄清除控制系统的 I/O 总点数,再按实际所需总点数的 15 ~ 20 %留出备用量(为系统的改造等留有余地)后确定所需 PLC 的点数。在本设计中 I/O总点数为16,所以所需PLC点数需要在20以上。
另外要注意,一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制,一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60 %;本设计中的输入点为8,所以PLC所需的输入点需要大于14。 PLC 每个输出点的驱动能力( A/ 点)也是有限的,有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异;一般 PLC 的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。
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PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级,但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离,则应选择前两种输出方式的 PLC 。
(2)对存储容量的选择
对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中,可以用输入总点数乘 10 字 / 点+输出总点数乘 5 字 / 点来估算,本设计中的开关量为830;计数器 / 定时器按( 3 ~ 5 )字 / 个估算,本设计中有一个定时器。最后,一般按估算容量的 50 ~ 100 %留有裕量。
(3)对 I/O 响应时间的选择
PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟(一般在 2 ~ 3 个扫描周期)等。对开关量控制的系统, PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求,可不必考虑 I/O 响应问题。
(4)根据输出负载的特点选型
不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。本设计中的在负载都式动作不频繁的交、直流负载,因此选用继电器输出型的。继电器输出型的 PLC 有许多优点,如导通压降小,有隔离作用,价格相对较便宜,承受瞬时过电压和过电流的能力较强,其负载电压灵活(可交流、可直流)且电压等级范围大等。
(5)对 PLC 结构形式的选择
在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下,整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活,维修方便(换模块),容易判断故障等优点,要按实际需要选择 PLC 的结构形式,因此本设计选用的PLC为FX2N-32MR-001。由于该模块采用交流220V供电,并且自带16个数字量输入点,完全能满足机械手移动工件控制系统的要求,因此不需要另外的电源模块、数字量输入/输出模块。
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FX2N系列PLC是三菱公司的高性能叠装式机种。可以分配不同的单元:基本单元、扩展单元和特殊单元。基本单元内含有CPU,存储器和I/O电路,要增加系统的I/O点数可联接扩展单元,增加系统的控制功能,则可以连接相应的特殊单元。在本系统中,配置基本单元就可以满足控制要求。不同的负载对PLC的输出方式有相应的要求。例如,频繁通断的感性负载,应选择晶体管或晶闸管输出型的,而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的PLC有许多优点,如导通压降小,有隔离作用,价格相对较便宜,承受瞬时过电压和过电流的能力较强,其负载电压灵活(可交流、可直流)且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC。即选用FX2N-32MR继电器输出型PLC作为机械手移动工件的控制系统。
机械手移动工件控制以三菱公司的FX2N 系列PLC为例,PLC框架配置如图1-C所示:
图1-C PLC框架配置
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