基于PLC简单机械手控制系统设计

L8
通讯
• CPM1A-40CDR-A自带的编程电缆为FS-CIF02，由于它的另 一端是COM口，所以用一个USB2.0转RS232通用串口线与 PC机通讯。
程序编写
• 程序总体框架如下图，跳转指令的触发条件为off。
• 自动运行程序流程图为
机械手停在原位 启动 机械手下降 否 下降到位 是 夹紧工件 否 夹紧？ 是 机械手上升 否 上升到位？ 是 机械手右行 否 右行到位？ 是 否 否 否 否 有 右位工件检测 右位有工件？ 无 机械手下降 下降到位？ 是 松开工件 工件松开？ 是 机械手上升 上升到位？ 是 机械手左行 左行到位？ 是
基于PLC简单机械手控制系统设计
论文的框架：
PLC控制机械手运动系统
背景意义
机械手wk.baidu.com基本机构
PLC选型
软件系统设计
调试仿真
总结
背景意义
• 随着工业自动化程度的不断发展，越来越多的工作由机械 手去完成。极大的提高了生产的安全性和生产的效率。 • PLC在工业上的应用已经很成熟，有着操作简单、可靠性 高、通用灵活、使用寿命长等一系列的优点。 使用PLC控制的的机械手灵活、安全可靠，成为机械手的 一个发展趋势。
I/O分配
• 机械手的下降、上升、右行、左行位置由限位开关确 定；上升和下降由一个双线圈的电磁阀控制；夹紧和 放松由一个单线圈电磁阀控制。知道需要14个输入点 ，8个输出点。I/O分配如下表所示：
输入 0.00 开始 0.01 停止 0.02 下降限位开关 0.03 上升限位开关 0.04 右行限位开关 0.05 左行限位开关 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 升降选择 松紧选择 左右选择 手动方式 单步方式 单周方式 输出 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 下降电磁阀 上升电磁阀 松紧选择 右行选择 左行选择 原位指示灯夹
• 对于CPM1A-40CDR-A各个参数的含义为：40为总的输入输出点数（24 点输入，16点输出）;C表示CPU单元；D表示混合型，有输入也有输出 ；R表示继电器输出；A表示工作电压为交流电压。
• 电源电压：100～220V 50～60Hz 电源保持：10ms以上
• 中断处理：外部中断（响应时间0.3ms一下） • 通信接口：RS232C
0.06 光电开关
0.13
连续方式
1.06
1.07
夹紧指示灯
放松指示灯
• PLC外部接线图简图如下所示：
+
220v
L1 L2 com 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 + In Out com 00 01 02 03 04 05 06 07
L1
CPM1A-40CDR-A
机械手的基本构造
• 机械手的结构可以分为两个部分：执行机构和驱动机构 。其中执行机构分为手部、腕部、臂部。 • 机械手的驱动方式有四种：液压驱动、气压驱动、电气 驱动、机械传动。 • 液压驱动：抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧 凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格。 • 气压驱动: 其主要特点是介质来源极方便、气动动作迅 速、结构简单、成本低，稳定性差。
调试仿真
总结
• 学习了利用PLC编程控制运动的一些基本知识，了解了控 制的原理和基本的流程。但是由于条件的限制，没有用 PLC连接电机，进行真正的实物控制，只是利用小彩灯模 拟机械手的动作，所以在实际的应用中很多的问题都没有 涉及到，这是本次设计的最大的缺陷。
谢谢！
• 自动程序的实现主要是靠移位寄存器，它的梯形图符号为
• 其中I（IN)代表数据输入端；P(SP)是一移位脉冲输入端；R 是复位端；st是移位开始通道号；E是移位结束通道号。
• 当复位端R为off时，在P端的每个移位脉冲上升沿时刻st到 E通道中所有数据按位依次左移移一位，E通道中数据的最 高位溢出丢失，st通道中最低为则移进IN端的数据，当复 位端R为on时st到E所有通道均复位为零，且移位指令不执 行。
• 内置功能：高速计数（5KHz） 脉冲输出（2KHz）
• CPM1A-40CDR-A的CPU特性如下图所示：
软件系统设计
控制要求
I/O分配 PLC程序系统设计 通讯
程序编写
控制要求
• 控制流程图如下所示：
1、机械手有四种工作方式：单周运动、连续运动、单步运 动、手动方式。 2、开始运动后机械手依次经过下降、夹紧、上升、右行、 下降、放松、上升、左行完成一个周期的运动回到原位。 3、当机械手在原位时原位指示灯亮；当机械手夹紧工件时 夹紧指示灯亮；当机械手放松工件时放松指示灯亮。
• 电气驱动：由特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进 电机直接驱动执行机构运动，因为不需要中间的转换机构， 故机械结构简单。 • 机械传动：它的主要特点是运动准确可靠、动作频率高，但 结构较大，动作程序不可变。 • 机械手在工业中的使用实例如下图所示：
选型
• 考虑到需要控制量的输入输出的点数以及实验室现有的设备，选用日 本欧姆龙公司生产的型号为CPM1A-40CDR-A的PLC。