舞臺燈光的模擬及機(jī)械手的模擬控制工程設(shè)計(jì) PLC課程設(shè)計(jì) 自動化畢業(yè)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括以下幾點(diǎn): PLC課程設(shè)計(jì)課題舞臺燈光的模擬及機(jī)械手的模擬控制工程設(shè)計(jì)院 系電子信息工程學(xué)院專 業(yè)電氣自動化（船舶電氣）班 級電氣095姓 名王臣鋒學(xué) 號090201534完成日期2011年9月25日指導(dǎo)教師蔣金周實(shí)訓(xùn)地點(diǎn)實(shí)訓(xùn)樓731/803論文概述：可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：a、電源；b. 中央處理單元(CPU)；c、存儲器；d、輸入輸出接口電路；e、功能模塊;f、通信模塊。PLC作為一種特殊形式的計(jì)算機(jī)控制裝置, 比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而本文所介紹的舞臺燈光和機(jī)械手程序，就是其中典型的代表。課題一：舞臺燈光的模擬控制一、課程設(shè)計(jì)目的與要求：隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。從單機(jī)自動化到整條生產(chǎn)線的自動化，乃至整個(gè)工廠的生產(chǎn)自動化；從柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人到分散式網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，PLC都承擔(dān)著及其重要的角色。從應(yīng)用的角度來說，學(xué)習(xí)PLC技術(shù)不僅要靠掌握系統(tǒng)配置和編制程序的方法，更需要通過具體的編程操作實(shí)踐訓(xùn)練，系統(tǒng)集成（PLC外部接線、輸入信號處理、輸出控制對象、功能模塊組裝）實(shí)訓(xùn)，系統(tǒng)的調(diào)試、糾錯(cuò)和運(yùn)行等實(shí)踐環(huán)節(jié)，才能不斷加深對PLC指令功能及特點(diǎn)的理解和認(rèn)識，掌握編程方法，提高編程技巧，真正具備PLC技術(shù)的綜合應(yīng)用和設(shè)計(jì)能力。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及控制要求（流程圖及文字說明）（1） 本實(shí)驗(yàn)是用PLC構(gòu)成舞臺燈光控制系統(tǒng)，按啟動按鈕，按以下規(guī)律顯示：1-2-345678910-11-12-13-14-15-16-15-1-12-123-1234-至全亮間隔1S閃爍3次,78-6789-5678910-全亮閃爍3次,1-13-135-至奇數(shù)燈全亮，2-24-246至偶數(shù)燈全亮，116-215-314-78，78-69-510-116如此循環(huán)。 以上閃爍以間隔一秒為準(zhǔn)。按下停止按鈕 ，程序馬上停止運(yùn)行。 （2）舞臺燈光的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖(3)流程圖初始狀態(tài)1-2-3-4.15-16-15.-2-1SD啟動右行1-12-123.至全亮隔1s閃爍3次Y0花樣二 89-78910-67891011-.全亮閃爍3次C0C0花樣三C11-13-135-.至奇數(shù)燈全亮C1花樣四2-24-246.至偶數(shù)燈全亮Y16花樣五Y17116-215-314.-89花樣六Y7花樣七Y17按下停止按鈕SB2后,程序馬上停止運(yùn)行。三、儀器設(shè)備：FX2N-48MR控制器、FX20P-E型編程器、輸入輸出接口單元、通信單元、電腦及編程軟件、控制對象設(shè)備等等。 24V四、PLC硬件接線圖：+ 12345678910111213141516 Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16 Y17X0X0X1X1FX2N48MRCOMCOM1 COM2COM3COM4 五、PLC控制輸入輸出分配表、梯形圖及指令表，及其工作原理：（1）輸入輸出分配表輸入接線啟動開關(guān)停止按鈕X0X1輸出接線燈1Y0燈2Y1燈3Y2燈4Y3燈5Y4燈6Y5燈7Y6燈8Y7燈9Y10燈10Y11燈11Y12燈12Y13燈13Y14燈14Y15燈15Y16燈16Y17（2）梯形圖（3）指令表（4）工作原理當(dāng)按下啟動按鈕X1時(shí)，按照如下規(guī)律顯示：12-345678910-11-12-13-14-15-16-15-1-12-123-1234-至全亮間隔1S閃爍3次,78-6789-5678910-全亮閃爍3次,1-13-135-至奇數(shù)燈全亮，2-24-246至偶數(shù)燈全亮116-215-314-78,78-69-510-116如此循環(huán)，以上閃爍以間隔一秒為準(zhǔn)。當(dāng)按下停止按鈕x1時(shí)，此時(shí)Y0Y17全部被復(fù)位，舞臺燈光全部熄滅，同時(shí)計(jì)數(shù)器T0T11、輔助繼電器M0M16、計(jì)數(shù)器C0C2被清零等待下次的啟動。課題二：機(jī)械手動作的模擬控制一、課程設(shè)計(jì)目的與控制要求（流程圖及文字說明）： 1、課程簡介：機(jī)械手是能夠模仿人手動作，并按設(shè)定程序、軌跡和要求代替人手抓（吸）取、搬運(yùn)工件或工具或進(jìn)行操作的自動化裝置，它能部分的代替人的手工勞動。較高級型式的機(jī)械手，還能模擬人的手臂動作，完成較復(fù)雜的作業(yè)。在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大地改善了工人的勞動條件，顯著的提高勞動生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。本文的設(shè)計(jì)是利用PLC控制燈泡的開與關(guān)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手對物體的搬運(yùn)過程。 通過按鈕來進(jìn)行對機(jī)械手的控制，不僅有自動控制簡單方便，而且還有手動控制以滿足條件的需要。2、設(shè)計(jì)要求：圖中為一個(gè)將工件由A處傳送到B處的機(jī)械手，上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機(jī)械手下降，即使線圈再斷電，仍保持現(xiàn)有的下降動作狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外，夾緊/放松由單線圈二位電磁閥推動氣缸完成，線圈通電執(zhí)行夾緊動作，線圈斷電時(shí)執(zhí)行放松動作。設(shè)備裝有上、下限位和左、右限位開關(guān)，它的工作過程如圖所示，有八個(gè)動作，即為： 為了滿足生產(chǎn)的需要，很多工業(yè)設(shè)備要求設(shè)置多種工作方式，例如手動放式和自動方式。自動方式又分為自動返回原點(diǎn)、單步、單周期和連續(xù)等工作方式。各種運(yùn)行方式的含義如下：手動運(yùn)行：用各自的按鈕使各個(gè)負(fù)載單獨(dú)接通或斷開的方式?；卦c(diǎn)運(yùn)行：該方式下按回原點(diǎn)按鈕時(shí)，機(jī)械自動向原點(diǎn)回歸。單步運(yùn)行：按一次起動按鈕，前進(jìn)一個(gè)工步（或工序）。單周期運(yùn)行：在原點(diǎn)位置按起動按鈕，自動運(yùn)行一個(gè)周期后再在原點(diǎn)停止。在中途按停止按鈕時(shí)就停止運(yùn)行，再按起動按鈕則從斷點(diǎn)處開始運(yùn)行，完成之后原點(diǎn)自動停止。連續(xù)運(yùn)行：在原點(diǎn)位置按起動按鈕，開始連續(xù)的反復(fù)運(yùn)行。若中途按停止按鈕，動作將繼續(xù)到原點(diǎn)為止才停。3、機(jī)械手動作的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖此面板中的啟動、停止用動斷按鈕來實(shí)現(xiàn)，限位開關(guān)用鈕子開關(guān)來模擬，電磁閥和原位指示燈用發(fā)光二極管來模擬。4、流程圖初始狀態(tài)SBY01865432下降X1Y1T0夾緊Y27X2RST Y1Y4Y2Y0Y3上升X3右移下降X1松開T1上升X2左移按下停止按鈕SB2后,程序馬上停止運(yùn)行。三、儀器設(shè)備：FX2N-48MR控制器、FX20P-E型編程器、輸入輸出接口單元、通信單元、電腦及編程軟件、控制對象設(shè)備等等四、PLC硬件接線圖：x1x2x3x4x5x6x7x10x11x12x20x21x22x23x24x25x26x27COM下限位上限位右限位左限位上行左行松開下降右行加緊手動回原點(diǎn)單步單周期連續(xù)回原點(diǎn)啟動啟動停止緊急停車負(fù)載電源KMKMAC 220VKMKMCOM1COM2Y0Y1Y2Y3Y4下降加緊上升右行左行五、PLC控制輸入輸出分配表、梯形圖及指令表，及其工作原理：（1）輸入輸出分配表輸入輸出啟動按鈕X000下限開關(guān)X001下降Y000上限開關(guān)X002右限開關(guān)X003加緊、放松Y001左限開關(guān)X004復(fù)位按鈕X005上升Y002停止按鈕X006手動X007右行Y003單步X010單周期X011左行Y004自動X012回原點(diǎn)X013原點(diǎn)指示Y005下降按鈕X014上升按鈕X015右移按鈕X016左移按鈕X017夾緊按鈕X020放松按鈕X021 （2）梯形圖（3）指令表六、收獲、體會本次課題的設(shè)計(jì)基本是根據(jù)PLC及電氣的相關(guān)知識來完成的，可以看出在工業(yè)生產(chǎn)過程中自動化控制的應(yīng)用是多么的廣泛。考慮到可編程控制的諸多優(yōu)勢以及方便調(diào)試與修改，本設(shè)計(jì)選用了此方法來實(shí)現(xiàn)控制。PLC的程序設(shè)計(jì)是PLC應(yīng)用的最關(guān)鍵問題，也是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。當(dāng)拿到一個(gè)課題時(shí)首先要對它進(jìn)行系統(tǒng)分析，熟悉系統(tǒng)控制對象確定控制范圍，然后制定控制方案，進(jìn)行PLC選型，接著對硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，所有這些確定后才能開始真正的設(shè)計(jì)即編制程序。程序的編制一定要和硬件的設(shè)置對應(yīng)起來，否則就算編程正確也不能正確輸出。就一個(gè)課題而言它的要求只是個(gè)大概的控制情況，而在設(shè)計(jì)中一些具體的細(xì)節(jié)類控制方案要靠自己去完善，有時(shí)候?yàn)榱朔奖阌^看運(yùn)行后的效果可以添加一些輔助元件，如指示燈之類的輸出元件。整個(gè)設(shè)計(jì)過程實(shí)際是對我們所學(xué)知識的綜合考核，除次之外，論文的寫作其中使用到許多計(jì)算機(jī)的知識和專業(yè)知識，例如使用CAD軟件來畫圖截圖，熟練操作WORD以及EXCEL軟件，以及其他相關(guān)知識等等。設(shè)計(jì)的完成不僅鞏固和提高了我們的專業(yè)知識還使我們學(xué)到了許多書本以外的東西，遇到問題先自己分析考慮再和同學(xué)討論并向老師請教，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)鍛煉了自己的動手能力，調(diào)試過程也是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和改正錯(cuò)誤的過程，在實(shí)踐中不斷完善。當(dāng)真正的調(diào)試成功時(shí)內(nèi)心的激動是無法言表的，只有真正親身體驗(yàn)才能明白，設(shè)計(jì)的成功是對自己的一個(gè)肯定，對在學(xué)校三年所學(xué)知識的一個(gè)考驗(yàn)，雖然只是很小的一個(gè)方面卻也達(dá)到了真正意義上的鍛煉?，F(xiàn)在該課題的設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，雖然設(shè)計(jì)內(nèi)容不算復(fù)雜，但對我來說還是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。在這期間，我努力的向同學(xué)請教，和同學(xué)交流，積極借閱資料，這些都讓我有了很大的進(jìn)步。又經(jīng)過老師的耐心講解和指導(dǎo)，該設(shè)計(jì)得以順利的完成。七、列出參考文獻(xiàn)1. 可編程控制器教程 王兆義主編 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20042電機(jī)控制與供電基礎(chǔ) 張繼和等編 成都：西南交通大學(xué)出版社， 20003電氣控制及可編程控制器 張風(fēng)珊主編 北京：中國輕工業(yè)出版社， 19994PLC技術(shù)及應(yīng)用 齊從謙等編 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20015可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)謝克明等編 北京：電子工業(yè)出版社， 20026可編程控制器 常斗南主編 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002