1、 第 1 页 共 14 页 1 1 引言引言 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的 进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等， 已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有 毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生 产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。 工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手 段之一。尤其在特
2、殊环境下的场合，应用得更为广泛。为工业机械手设计一个技术性能 优良的控制系统，对于提高工业机械手的整体技术性能来说具有十分重要的意义。本设 计正是针对这一课题，选择了施耐德公司的 M218 可编程控制器(PLC)作为工业机械手的 控制系统，这对提升工业机械手的整体技术性能起到了良好的作用。 1.1 1.1 设计任务与要求设计任务与要求 一、控制要求 根据下列工艺过程，设计 PLC 控制程序。其中，动力头从原点(X2 处)出发，完成加 工任务后，回到原点停下，即单周期运行。 二、画出系统动作流程图 三、设计 I/O 点分配 四、画出 PLC 的外部接线图 五、设计完整的梯形图； 六、编译、下载、
3、运行。 . 图 1.1 工艺过程 第 2 页 共 14 页 1.1.1 实用价值与理论意义 .在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下： （1）可以提高生产过程的自动化程度,应用机械手有利于提高材料的传送、工件的装 卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度。 （2）可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、 臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中。 （3）可以减少人力，便于有节奏地生产。 2 PLC2 PLC 介绍介绍 2.1 2.1 概述概述 PLC 是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以 编制程序的存储器，用来在
4、其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运 算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产 过程。PLC 及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展 其功能的原则而设计。它具有可靠性高，抗干扰能力强 ，编程简单，易于掌握，功能 完善，灵活方便，体积小、质量轻、功耗低的特点。 2.2 2.2 施耐德施耐德 M218 PLCM218 PLC M218PLC 的模块采用结构紧凑的外形，高度仅 94.5mm,深度仅 87.5mm,大大节省了 安装空间。还提供了多种 IO 模块，支持绝大多数 Twido TM2 系列 IO 模块及部分 TW
5、D 系 列高功能模块。在 CPU 模块上集成了许多通信端口，如 USB、串口、Etherenet 端口强 大的性能。拥有功能强大的高性能处理器，具有出色的布尔量、整型、浮点数处理能力。 拥有高达 1024KB 用户内存，最多可存储 10K 条指令。还提供了多种专用功能，如高速 计数、脉冲输出等，便于实现多种复杂控制应用。 参数： 100240VAC 防护等级 IP20 工作温度0C to +55C 内置运行停止开关 内置以太网 第 3 页 共 14 页 内置2路 Modbus 串行通讯 内置2路模拟量输入和2路模拟量输出 4路100K 单相高速计数高速计数 2路100K 高速脉冲输出 7款 C
6、PU 本体(3个24点, 4个40点） 3 3 机械手机械手 PLCPLC 设计设计 3.1 3.1 总体方案总体方案 本次 PLC 机械手设计的工作流程总共有三个：快进、工进和快退。工进分为向下运 动和向上运动， 并且是先下后上。 因本次设计的机械手是自动的， 则只需按下启动按钮， 机械手将自动运行一周后自动停止。首先设计好 PLC 外部 I/O 接点分配图，然后设计梯 形图与 PLC 外部接线图，最后根据所用 SoMachine 软件对施耐德 M218进行编译，下载， 运行，发现和修改问题，最后实现所需的功能。 3.2 3.2 动作流程图动作流程图 动力头从原点(X2 处)出发，完成加工任务后，回到原点停下，即单周期运行。从而 画出系统的动作流程图 3.1 如所示： 图 3.1 动作流程图 3.3 PLC I/O3.3 PLC I/O 点分配点分配 I/O 点分配如表3.1所示： 表3.1 I/O 点分配表 启动按钮 X0 工进 2 启动电
