气动机械手课程设计

9、二号传送带电动机（M4）
10、机械手下降电磁阀（YA1）
11、机械手上升电磁阀（YA2）
13、机械手夹紧电磁阀（YA3）
二. 设备和元器件选型
Y 系列三相交流电动机
一 简介
Y 系列电动机是全封闭自冷式鼠笼型三相异步电动机，具有高效、节能、起动转矩 高、噪声小、可靠性高、寿命长等优点。其额定电压为380V，额定频率为50Hz，3kW 及 以下为“Y”接法，4kW 以上为“△”接法。
6
2.3
2
0.76 74.5 1390 2.3
6
2.3
2.8 0.78
78 1400 2.3
6.5
2.3
3.7 0.79
79 1400 2.3
6.5
2.3
2.3
0.7 72.5 910
2
5.5
2.2
3.2 0.72 73.5 910
2
5.5
2.2
6.4
0.87
82
2870 2.2
7
2.3
5
0.82
81
《电气专业核心课综合课程设计》课程设计任务书
一 设计题目 PLC 在机械手控制系统中的应用
二 设计主要内容
随着现代工业的进步，在一些领域机器人得到很广泛的推广，机械手就是机器 人的一种应用，例如：喷漆机械手、焊接机械手等，了解和掌握机械手在工业控制 中的使用，特别是机械手控制电路的组成是很有必要的。
4 控制系统设计…………………………………………………………………10 4.1 控制系统设计…………………………………………………………………10 4.2 PLC(I/O)分配…………………………………………………………………10 4.3 程序设计………………………………………………………………………10
2 设备和元器件选型…………………………………………………………2 2.1 电动机、电磁阀………………………………………………………………2 2.2 交流接触器、热继电器、控制变压器 ……………………………………4 2.3 接近开关、限位开关、光电开关等…………………………………………7
3 PLC 工作原理…………………………………………………………………9 3.1 PLC 工作原理及扫描工作方式………………………………………………9 3.2 FX2N-48MR 型 PLC……………………………………………………………9
四 进程安排
内容
下达课程设计任务书，讲解课程设计的任务与要求、进 度安排、指导时间、注意事项、提供参考资料，学生到实验 室熟悉设备。
搜集资料、方案论证、初步设计 系统设计、绘制系统控制原理图、接线图及软件编程 利用实验室设备完成控制系统的硬件接线工作，运行控 制程序，进行运行调试 方案优化、总结完善、整理资料、撰写课程设计报告 答辩、课程设计总结
15
21.8 0.88 87.2 2930
2
7
2.2
Y160M-4 11
15
22.6 0.84
88
1460 2.2
7
2.2
Y160L-4
15
20
30.3 0.85 88.5 1460 2.2
7
2.2
Y160M-6 7.5
10
17
0.78
86
970
2
6.5
2
Y160L-6
11
15
24.6 0.78
87
Y 系列电机用于一般无特殊要求的机械设备，如风机、水泵、机床、搅拌机等，其 效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。
按用户需要，还可供应其他功率、电压、频率、湿热带型（TH）、防护等级等电动 机。
如表所示为 Y 型电机参数列表。
型号
功率 KW
Y801-4 0.55
Y802-4 0.75
共计
时间
1天
2天 4天 3天 4天 1天 15 天（3 周）
五 主要参考资料
[1] 马小军．可编程控制器及其应用．南京：东南大学出版社，2007． [2] 史宜巧，田敏．PLC 控制系统设计与运行维护．北京：机械工业出版社，2010． [3] 阮友德．电气控制与 PLC 实训教程．北京：人民邮电出版社，2006． [4] 巫莉．电气控制与 PLC 应用．北京：中国电力出版社，2008．
《电气专业核心课综合课程设计》 课程设计报告
题 目： PLC 在机械手控制系统中的应用
院 （系）： 机电与自动化学院
专业班级： 电气工程及其自动化 1003
学生姓名：
郝鑫
学 号：
20101131110
指导教师：
连建华
2013 年 6 月 17 日至 2013 年 7 月 2 日 华中科技大学武昌分校
本课题要求设计一个由可编程控制器（PLC）、异步电动机、电磁阀等组成的机 械手控制系统，完成 PLC 接线图和控制梯形图、电动机控制电路的设计，利用实验 室设备完成 PLC 控制梯形图并进行运行调试。
具体设计内容如下： 1 机械手系统构成
1 2
7
5
8
4
3
10
9
6
11
12
图 1 机械手系统构成图
1、机械手上升限位接近开关（SP1） 2、机械手下降限位接近开关（SP2）
三 要求的设计成果
1 编写《可编程控制器技术课程设计》内容包括： （1） 设计方案、课程设计过程和设计思想、方法、原理； （2） 用 A4 图纸绘制 PLC 控制系统的电气原理图（可用绘图软件也可手绘）； （3） PLC 控制程序（梯形图或指令表），有程序说明； （4） 参考资料、参考书及参考手册； （5） 其他需要说明的问题，例如操作说明、程序的调试过程、遇到的问题及 解决方法、对课程设计的认识和建议等。 2 注意事项 （1） 课程设计报告可以手写，也可以用计算机编排打印，报告格式按照《华 中科技大学武昌分校课程设计管理办法》执行，课程设计报告要求内容正确完整， 图表清晰，叙述简明，语句通顺，字数不得少于 2000 汉字。 （2） 课程设计报告按封面、任务书、设计说明书、图纸、实物照片贴页（实物 照片贴在 A4 复印纸上）、成绩评定表的顺序装订。
（3）系统总体方案设计
1
2
7
5
8
4
3
10
9
6
11
12
1
1、机械手上升限位接近开关（SP1） 2、机械手下降限位接近开关（SP2）
3、机械手左转限位开关（SL1）Байду номын сангаас
4、机械手右转限位开关（SL2）
5、工件检测光电开关（SL3）
6、空气压缩机电动机（M1）
7、一号传送带电动机（M2）
8、机械手旋转电动机（M3）
3、机械手左转限位开关（SL1）
4、机械手右转限位开关（SL2）
5、工件检测光电开关（SL3）
6、空气压缩机电动机（M1）
7、一号传送带电动机（M2）
8、机械手旋转电动机（M3）
9、二号传送带电动机（M4）
10、机械手下降电磁阀（YA1）
11、机械手上升电磁阀（YA2）
13、机械手夹紧电磁阀（YA3）
7
2.3
Y112M-6 2.2
3
5.6
0.74 80.5 940
2.2
6
2.2
Y132S1-2 5.5
7.5 11.1 0.88 85.5 2900
2
7
2.3
Y132S2-2 7.5
10
15
0.88 86.2 2900
2
7
2.3
Y132S-4 5.5
7.5 11.7 0.84 85.5 1440 2.2
7
2.3
Y132M-4 7.5
10
15.4 0.85
87
1440
2
7
2.3
Y132S-6
3
4
7.3 0.76
83
960
2
6.5
2.2
Y132M1-6 4
5.5
9.4 0.77
84
960
2
6.5
2.2
Y132M2-6 5.5
7.5 12.6 0.78 85.3 960
2
6.5
2.2
Y160M1-2 11
5 运行调试………………………………………………………………………13 5.1 调试过程………………………………………………………………………13 5.2 调试中出现的问题及解决方法………………………………………………13 5.3 结果分析………………………………………………………………………14
6. 总结……………………………………………………………………………14
空气压缩机电动机 M1：1. 5KW、 一号传送带电动机 M2：2. 2KW、 机械手旋转电动机 M3：0. 75KW、 二号传送带电动机 M4：2. 2KW； （3） 电磁阀 DC24V 15VA、 交流接触器 CJ20—10A / 127V、 热继电器 JR20、 控制变压器 BKC—150VA 380V / 127V、28V； （4） 可编程控制器（PLC）； （5） 二极管等。 4 设计要求 （1） 选择元器件的型号和参数； （2） 设计电动机、电磁阀控制原理图； （3） 设计可编程控制器（PLC）外围电路图； （4） 编制可编程控制器（PLC）梯形图。
指导教师（签名）：
2013 年 7 月 日
目录
1 课程设计题目及要求…………………………………………………………1 1.1 题目……………………………………………………………………………1 1.2 控制要求………………………………………………………………………1 1.3 系统总体方案设计……………………………………………………………1
7. 参考文献………………………………………………………………………14
8. 附录
课程设计报告正文
一.课程设计题目及要求
（1）题目
PLC 在机械手控制系统中的应用
（2）控制要求
设计一个由可编程控制器（PLC）、异步电动机、电磁阀等组成的机械手 控 制系统，完成 PLC 接线图和控制梯形图、电动机控制电路的设计，利用实验室设备完成 PLC 控制梯形图并进行运行调试。
2 机械手控制系统动作要求 按下工作启动按钮，空气压缩机 M1 工作，60 秒后一号传送带电动机 M2 工作， 一号传送带带动工件运行，当光电开关 SL3 检测到工件时，一号传送带电动机停止 运转，机械手下降电磁阀 YA1 工作，机械手下降，到达限位接近开关 SP2，机械手 停止下降, 夹紧电磁阀 YA3 工作，夹紧工件，2 秒钟后机械手上升电磁阀 YA2 工作， 机械手上升，到达限位接近开关 SP1，机械手旋转电动机 M3 左转，将工件运到二 号传送带上方，机械手左转压到左转限位开关 SL1，机械手旋转电动机 M3 停止运 转，同时机械手下降，到达限位接近开关 SP2，机械手停止下降并松开释放工件， 2 秒钟后机械手上升，到达限位接近开关 SP1，二号传送带电动机 M4 工作，二号 传送带带动工件运行，同时机械手旋转电动机 M3 右转，机械手右转压到右转限位 开关 SL2，二号传送带电动机 M4 停止运转，一号传送带电动机 M2 又开始工作， 机械手开始循环工作…… 3 主要电气设备和器件 （1） 接近开关、限位开关、光电开关、按钮； （2） 三相鼠笼异步电动机：Y 系列、4 极，其中：
1430 2.2
7
2.3
2
Y100L2-4
3
4
6.8 0.81 82.5 1430 2.2
7
2.3
Y100L-6 1.5
2
4
0.74 77.5 940
2
6
2.2
Y112M-2
4
5.5
8.2 0.87 85.5 2890 2.2
7
2.3
Y112M-4
4
5.5
8.8 0.82 84.5 1440 2.2
Y90S-4
1.1
Y90L-4
1.5
Y90S-6 0.75
Y90L-6
1.1
Y100L-2
3
Y100L1-4 2.2
功率 HP
0.75 1 1.5 2 1 1.5 4 3
电流 功率因 （A） 素
效率 (%)
转速 (r/min)
堵转转 矩
额定值
堵转电 流
额定值
最大转矩 额定值
1.5
0.76
73
1390 2.4
970
2
6.5
2
Y180M-4 18.5
25
35.9 0.86
机械手控制系统动作要求： 按下工作启动按钮，空气压缩机 M1 工作，60 秒后一号传送带电动机 M2 工作，一号 传送带带动工件运行，当光电开关 SL3 检测到工件时，一号传送带电动机停止运转，机 械手下降电磁阀 YA1 工作，机械手下降，到达限位接近开关 SP2，机械手停止下降, 夹 紧电磁阀 YA3 工作，夹紧工件，2 秒钟后机械手上升电磁阀 YA2 工作，机械手上升，到 达限位接近开关 SP1，机械手旋转电动机 M3 左转，将工件运到二号传送带上方，机械手 左转压到左转限位开关 SL1，机械手旋转电动机 M3 停止运转，同时机械手下降，到达限 位接近开关 SP2，机械手停止下降并松开释放工件，2 秒钟后机械手上升，到达限位接 近开关 SP1，二号传送带电动机 M4 工作，二号传送带带动工件运行，同时机械手旋转电 动机 M3 右转，机械手右转压到右转限位开关 SL2，二号传送带电动机 M4 停止运转，一 号传送带电动机 M2 又开始工作，机械手开始循环工作……