課程設計~基于fx2n_plc及組態(tài)王的氣動機械手監(jiān)控

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題 目： 基于FX2N PLC及組態(tài)王的氣動機械手監(jiān)控 </p><p>　　課 程： plc 課程設計 </p><p>　　專 業(yè)： 測控技術與儀器 <

2、;/p><p>　　班 級： 測控0802 　 </p><p><b>　　總 目 錄</b></p><p>　　第一部分：任務書 </p><p>　　第二部分：課程設計報告</p><p><b>　　第 一 部 分<

3、;/b></p><p><b>　　任</b></p><p><b>　　務</b></p><p><b>　　書</b></p><p>　　課題：基于FX2N PLC及組態(tài)王的氣動機械手監(jiān)控</p><p><b>　　控制對象

4、及要求</b></p><p><b>　　1)概述</b></p><p>　　目前氣動控制技術在工業(yè)控制中用得越來越普遍。氣動機械手的任務大多數(shù)是搬運物品或器件時快速、準確。例如將傳送帶A上的物品搬至傳送帶B上，或把某元件(電阻、電容等)取來送至印刷線路板上，按規(guī)定的動作和規(guī)律在運行，如圖所示。氣動機械手有規(guī)律的運動若采用PLC來進行控制，是比較方便的

5、。</p><p>　　2)工藝過程和控制要求 </p><p>　　氣動機械手搬運物品工作示意圖如下圖所示。傳送帶A為步進式傳送，每當機械手從傳送帶A上取走一個物品時，該傳送帶向前步進一段距離，將使機械手在下一個工作循環(huán)取走物品。</p><p>　　原理圖中傳送帶A、B分別由三相異步電動機M1、M2驅(qū)動，機械手的回轉(zhuǎn)運動由氣動閥 YV1、YV2控制，機械手的上、

6、下運動由氣動閥YV3、YV4控制，機械手的夾緊與放松由氣動閥YV5控制。</p><p>　　有關到位信號分別是：右旋到位行程開關（狀態(tài)開關）為SQ1，左旋到位行程開關為SQ2，手臂上升到位行程開關為SQ3，下降到位行程開關為SQ4。</p><p>　　用PLC控制后，氣動機械手的動作要求如下：</p><p>　　（1）機械手在原始位置時（右旋到位）SQ1動作，

7、按下啟動按鈕，機械手爪松開，傳送帶B開始運動，機械手手臂開始上升。</p><p>　?。?）機械手上升到上限位置，狀態(tài)開關SQ3動作，上升動作結(jié)束，機械手開始左旋。</p><p>　　（3）機械手左旋到左限位置，狀態(tài)開關SQ2動作，左旋動作結(jié)束，機械手開始下降。</p><p>　?。?）機械手下降到下限位置，狀態(tài)開關SQ4動作，下降動作結(jié)束，傳送帶A啟動。&l

8、t;/p><p>　　（5）傳送帶A向機械手方向前進一個物品的距離后停止，機械手開始抓物。</p><p>　　（6）機械手抓物，延時1s左右時間，機械手開始上升。</p><p>　?。?）機械手上升到上限位置，狀態(tài)開關SQ3動作，上升動作結(jié)束，機械手開始右旋。</p><p>　　（8）機械手右旋到右限位置，狀態(tài)開關SQ1動作，右旋動作結(jié)束，

9、機械手開始下降。</p><p>　?。?）機械手下降到下限位置，狀態(tài)開關SQ4，動作，機械手松開，放下物品。</p><p>　　（10）機械手放下物品經(jīng)過適當延時，一個工作循環(huán)過程完畢。周而復始，只到按下停止按鈕，循環(huán)結(jié)束停在初始位置。</p><p><b>　　2、實習要求</b></p><p>　　(1) 根

10、據(jù)實習任務的要求，進行測點統(tǒng)計。</p><p>　?。?）選擇PLC機型(FX2N系列)，進行PLC的I/O分配。</p><p>　　(3) 根據(jù)控制要求繪制控制流程圖，設計梯形圖控制程序并加以說明。</p><p>　　(4) 下載梯形圖程序至PLC，調(diào)試PLC控制程序。</p><p>　　(5) 用組態(tài)王軟件完成系統(tǒng)組態(tài)畫面設計并實

11、現(xiàn)基本監(jiān)控功能。</p><p>　　(6) 在實驗室進行上下位機聯(lián)機模擬調(diào)試，檢驗設計功能。</p><p>　?。?）整理資料及圖紙、寫課程實習報告。</p><p>　　(8) 實習時間為一周半。</p><p><b>　　第 二 部 分</b></p><p><b>　　課&

12、lt;/b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　報</b></p><p><b>　　告</b

13、></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 plc簡介…………………………………………………………（1）</p><p>　　第二章 設計的目的及任務………………………………………………（2）</p><p>　　第一節(jié) 課程設計的目和設計的任務 ………………………………

14、…（2）</p><p>　　第二節(jié) 課程設計的要求及技術指標 …………………………………（2）</p><p>　　第三章 設計總方案及原理框圖…………………………………………（3）</p><p>　　第一節(jié) 設計原理框圖……………………………………………………（3）</p><p>　　第二節(jié) 設計方案設計…………………………………

15、…………………（4）</p><p>　　各部分電路設計 …………………………………………………（5） </p><p>　　第一節(jié) plc軟件編程……………………………………………………（5）</p><p>　　第二節(jié) 組態(tài)王……………………………………………………………（7）</p><p>　　電路安裝，調(diào)試步驟及方法，調(diào)試中遇到的問

16、題及分析解決方法……………………………………………………………………………（8）</p><p>　　收獲與體會………………………………………………………（9）</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　plc簡介</b></p><p>　　當可編程邏輯控制器投入運

17、行后，其工作過程一般分為三個階段,可編程邏輯控制器即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 </p><p><b>　　一、輸入采樣階段 </b></p><p>　　在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入

18、I/O映象區(qū)中的相應的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 </p><p>　　二、用戶程序執(zhí)行階段 </p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而

19、下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 </p><p>　　即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)

20、的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 </p><p>　　在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入

21、過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 </p><p><b>　　三、輸出刷新階段 </b></p><p>　　當掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是可編程邏輯

22、控制器的真正輸出</p><p>　　第二章 設計的目的及任務</p><p>　　第一節(jié) 課程設計的目和設計的任務</p><p>　　(1)掌握plc編程軟件的使用</p><p>　　(2)掌握FX20的組成原理以及使用方法</p><p>　　第二節(jié) 課程設計的要求及技術指標</p><p

23、>　　(1) 根據(jù)實習任務的要求，進行測點統(tǒng)計。</p><p>　　（2）選擇PLC機型(FX2N系列)，進行PLC的I/O分配。</p><p>　　(3) 根據(jù)控制要求繪制控制流程圖，設計梯形圖控制程序并加以說明。</p><p>　　(4) 下載梯形圖程序至PLC，調(diào)試PLC控制程序。</p><p>　　(5) 用組態(tài)王軟件完

24、成系統(tǒng)組態(tài)畫面設計并實現(xiàn)基本監(jiān)控功能。</p><p>　　(6) 在實驗室進行上下位機聯(lián)機模擬調(diào)試，檢驗設計功能。</p><p>　　第三章 設計總方案及原理框圖</p><p>　　第一節(jié) 設計原理框圖</p><p>　　目前氣動控制技術在工業(yè)控制中用得越來越普遍。氣動機械手的任務大多數(shù)是搬運物品或器件時快速、準確。例如將傳送帶A上

25、的物品搬至傳送帶B上，或把某元件(電阻、電容等)取來送至印刷線路板上，按規(guī)定的動作和規(guī)律在運行，如圖所示。氣動機械手有規(guī)律的運動若采用PLC來進行控制，是比較方便的。</p><p>　　2)工藝過程和控制要求 </p><p>　　氣動機械手搬運物品工作示意圖如下圖所示。傳送帶A為步進式傳送，每當機械手從傳送帶A上取走一個物品時，該傳送帶向前步進一段距離，將使機械手在下一個工作循環(huán)取走物

26、品。</p><p>　　原理圖中傳送帶A、B分別由三相異步電動機M1、M2驅(qū)動，機械手的回轉(zhuǎn)運動由氣動閥 YV1、YV2控制，機械手的上、下運動由氣動閥YV3、YV4控制，機械手的夾緊與放松由氣動閥YV5控制。</p><p>　　有關到位信號分別是：右旋到位行程開關（狀態(tài)開關）為SQ1，左旋到位行程開關為SQ2，手臂上升到位行程開關為SQ3，下降到位行程開關為SQ4。</p>

27、;<p>　　第二節(jié) 設計方案設計</p><p>　　（1）機械手在原始位置時（右旋到位）SQ1動作，按下啟動按鈕，機械手爪松開，傳送帶B開始運動，機械手手臂開始上升。</p><p>　　（2）機械手上升到上限位置，狀態(tài)開關SQ3動作，上升動作結(jié)束，機械手開始左旋。</p><p>　?。?）機械手左旋到左限位置，狀態(tài)開關SQ2動作，左旋動作結(jié)束，

28、機械手開始下降。</p><p>　?。?）機械手下降到下限位置，狀態(tài)開關SQ4動作，下降動作結(jié)束，傳送帶A啟動。</p><p>　?。?）傳送帶A向機械手方向前進一個物品的距離后停止，機械手開始抓物。</p><p>　　（6）機械手抓物，延時1s左右時間，機械手開始上升。</p><p>　?。?）機械手上升到上限位置，狀態(tài)開關SQ3動

29、作，上升動作結(jié)束，機械手開始右旋。</p><p>　　（8）機械手右旋到右限位置，狀態(tài)開關SQ1動作，右旋動作結(jié)束，機械手開始下降。</p><p>　　（9）機械手下降到下限位置，狀態(tài)開關SQ4，動作，機械手松開，放下物品。</p><p>　?。?0）機械手放下物品經(jīng)過適當延時，一個工作循環(huán)過程完畢。周而復始，只到按下停止按鈕，循環(huán)結(jié)束停在初始位置。</

30、p><p>　　第四章 各部分電路設計</p><p><b>　　一：plc軟件編程</b></p><p><b>　　二：組態(tài)王</b></p><p><b>　　第五章</b></p><p>　　電路安裝，調(diào)試步驟及方法，調(diào)試中遇到的問題及分析解

31、決方法</p><p>　　(1)電路安裝：將軟件程序通過數(shù)據(jù)線輸出給FX2N實驗箱。</p><p>　　(2)步驟：先將軟件下載給硬件，然后運行運行軟件程序，通過開關控制，實現(xiàn)步驟的一步一步的完成。</p><p>　　(3)問題，不能夠隨時的停止。</p><p>　　(4)解決方案：在程序開始采用起保停電路，實現(xiàn)控制要求。</p

32、><p><b>　　第六章 收獲與體會</b></p><p>　　短短的一個半星期的課程設計時間讓我學會了很懂的知識和其他的東西。雖然每天要在那宿舍樓和遙遠的實驗樓之間奔波著，每天站得腳快沒有知覺了，但是卻還是堅持著在那里調(diào)試著，然而就在自己做出來的那一瞬間仿佛是什么疼痛都沒有了，充滿著的只有喜悅和激動了。</p><p>　　在做的時候，遇到

33、了很多的問題，甚至一些基本的知識也不會，有的翻書可以找到答案，但是不是所有的問題都能夠在書上找到答案的，所以就想老師請教，問一次不會就再問第二次，直到自己明白為止，確實自己在這個反復的過程中學到了很多的知識。</p><p>　　我覺得自信心最重要了，在課程設計的過程中，會遇到很多的棘手的問題，比如波形不對，數(shù)據(jù)采集不到很大，這就需要我們能夠不受外界的影響，仔細地并且負責地查處自己的錯誤，而不是隨便放松對自己的要

34、求，或者是蒙混過關。這樣就失去了這次課程設計的意義了。課程設計就是讓我們學會認識問題，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。這樣我們才能夠進步，才能夠有所收獲，有所長進。</p><p>　　可能是因為時間或者課題的諸多問題，這次的課程設計是以小組為單位的，我們的小組有5個人，平時我們就一起討論，并且提出問題，一起解決，沒有把任務單單丟給一個人去做。只有大家齊心協(xié)力努力一起把程序畫出了，在接入硬件，最后通過調(diào)試，檢測得到最后的結(jié)果