PLC系统的遮阳板压合装置
目录
摘要 III
目录 V
一、引言 1
（一）课题研究背景及意义 1
（二）国内外发展现状 1
（三）本文主要研究工作 2
二、遮阳板压合装置硬件系统技术概述 2
（一）机械设备 2
（二）电气设备 3
三、PLC控制电路设计 7
（一）各模块电路设计 7
（二）PLC的程序设计 11
四、总结与展望 19
致谢 20
参考文献 21
附录一：电气图 22
附录二：PLC程序 30
一、 引言
（一）课题研究背景及意义
随着科学技术的迅速发展，自动化控制应用领域越来越广泛，而随着人工成本的逐渐提高，大部分工业领域的企业更倾向于使用自动化控制来实现产品的开发与实际生产控制。而工业机械手作为一项应用在自动控制领域里的新技术，已经成为自动生产制造系统中一个不可或缺的组成部分。
（二）国内外发展现状
1．PLC的发展现状
可编程控制器产生于上世纪中期，起初作为继电器的替代品投入工业领域，经历了工业领域的不断应用，许多功能无法实现，造成了可编程控制器必须进行升级与完善，因此随着计算机科学的发展，可编程控制器在引入了微处理器之后，直接进入到实用化的发展阶段，而可编程控制器在工业领域的大规模应用则是标志着其发展到了成熟阶段，从而在自动控制方面表现出高性能，高速度的处理速度，随着控制领域的不同，以及开发商的不同，可编程控制器也进入了多种系列的发展进程。
上世纪90年代，可编程经历了工业控制要求的升级换代，逐渐落后于实际生产系统的要求，因此可编程控制器集成 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
了通信、实时监控、控制变量数据等功能，从而逐渐形成了可编程控制系统。另外，在控制规模上，可编程控制器在上世纪末期逐渐开发出大型机与超小型机，其中大型机主要用于大型控制系统，而超小型机以及小型机则更受自动化生产厂家的青睐。在控制能力方面，可编程控制器逐渐向专业化发展，主要针对如压力、温度、位移等问题开发具有特殊功能的控制器，因此来满足不同系统不同模块的控制要求。
2．机械手的发展现状
工业机械手是一种用于再现人手功能的自动控制装置。对其研究起起源于20世纪40年代末，最早由美国橡树岭国家实验室开始研究搬动核原料的遥控机械手，逐渐发展成为现代自动控制领域的新技术，设计力学、机械学、电气液压技术、传感器技术和计算机技术等的综合，成为一个新兴学科。
机械手在国内的发展始于70年代初七，当时主要以引进先进技术为主，代替部分人工劳动，80年代开发期及90年代应用期逐渐兴起，国内开始有公司自主开发适用于用户要求的机械手。我国在迈进制造强国的过程中，同时面临着国际环境的不同，技术兴起及分工不同的巨大挑战，自动化产业已经由政府主导并给予政策及资金方面支持的一向新兴的重要产业，相信随着我国综合国力不断增强，科技不断进步，我国自主研发的机械手终将走出国门，打开全球的市场。
（三）本文主要研究工作
本论文的主要研究工作是以苏州菱欧自动化设备有限公司生产的汽车太阳能板压合装置为研究对象，分析欧姆龙CP1L系列PLC控制下，IAI机械手从待机位开始完成“加热→移至加热位→加热→加热完成→退回待机位”流程以及气缸“旋转气缸前进→夹紧缸夹紧→夹紧缸松开→旋转气缸后退到位”为控制过程的工艺路线。利用传感器来检测各模块功能是否到位。控制流程分为手动和自动操作两种，手动操作方式指的是IAI机械手以及各气缸单独由手动按各动作依次进行操作的控制方式，如IAI机械手加热后设置两个按钮，同时按下两个按钮才会移至加热位对太阳能板开始加热。自动操作是指在PLC程序控制下，各模块按照预先输入的控制要求自动执行各项操作。在工作过程中，如果按停止按钮，机械手及各气缸将继续完成所运行周期的动作后，回到原点自动停止。整个控制过程功能的实现要求基于PLC为技术核心，形成“气动—传感器—PLC”的自动化装置。
二、 遮阳板压合装置硬件系统技术概述
（一）机械设备
1．控制要求
工业机械手，根据使用场合不同机械手的控制方式一般分为手动控制与自动控制两种。手动操作主要为适应安装调试时用或出现故障需要维修时用，实现对各部分控制功能单独用按钮进行操作，通常是设计过程中必须考虑的控制方案。而自动控制方式是在PLC控制为基体，按预先编写程序作用下实现的自动控制方式，一般又可分为单周期控制方式与全自动控制方式，即按预先程序规定执行完一次任务后停止，下一次任务需要重新启动按钮才能实现；全自动是指按下启动按钮后，系统自动按规定执行完成一次任务，若出现紧急情况可按急停按钮停机。
（1）机械手自动运行：
机械手动作流程如图1-1所示
图2-1 机械手工作流程图
（2）机械手手动运行
机械手的手动运行是指机械手的加热、前移、后退操作通过对应的手动操作按钮控制，与操作顺序无关。这是控制装置在自动环节出现故障、初次安装调试等情况下使用的工作方式。
2．机械手的基本结构
（1）机械手的基本形式
机械手的执行结构是用来实现控制要求的各种动作。机械手的工作性能由机械手的整体结构决定。按照坐标形式来分主要分为直角坐标、圆柱坐标、球坐标和关节型坐标四种。坐标形式不同，应用领域不同。
3．论文选用机械手
本文选用的机械手为日本IAI公司RC系列产品
RC系列产品——电动驱动轴基本参数
●重复定位精度±0.02mm
●滑块型内置直线导向装置，轴杆型增加带导向装置，高刚性
●易于用户理解与操作的16点多点定位系统
●和汽缸相比，没有油雾，环保性较好。
●AC伺服驱动轴价格低，与气缸相比，运行成本少。
●有绝对规格和增量规格两种可选
（二）电气设备
1. 气动技术简介
气动技术通过压缩空气来传递能量与信号，是实现各种生产过程和自动控制的一门技术。近二十年来气动技术以节能、高效、成本低廉、无污染等有点发展比较快，在机械工业、轻工业、化工、冶金、电子工业等均广泛应用。气动元件主要向着电气一体化、小型化、复合集成化、高速度和高出力方向发展，在促进工业自动化的发展中起到了极为重要的作用。
气动技术是以流动气体为工作介质，由于空气可压缩性大其运动的稳定性稍差，工作压力偏低，动作灵敏，易远距离传送。气源装置通过管路系统将压力分配至各控制单元回路中，以实现对工作任务的控制要求。各控制回路主要有压力、换向、速度、位置控制等多种控制回路组成。
本论文设计利用旋转气缸实现旋转、夹紧气缸加紧与放松等动作的执行。
基于以上要求，本系统选用了欧姆龙公司的NB7W-TW001B，主要参数如表2-1所示
图3-2 安全光栅配线图
3. 加热器线路图。
如图3-3通过主电路的供电，在加热电路中，按下加热按钮KJ1，启动SCR加热，在E5CZ-Q2MT温控器中，1、2号端口作为控制输出端口，4、5好端口作为通用输入，6、7号分别通过105、104输出高温上限、高温下限报警。8号端口接0V，9、10号端口接入主电路220V电源。
摘要 III
目录 V
一、引言 1
（一）课题研究背景及意义 1
（二）国内外发展现状 1
（三）本文主要研究工作 2
二、遮阳板压合装置硬件系统技术概述 2
（一）机械设备 2
（二）电气设备 3
三、PLC控制电路设计 7
（一）各模块电路设计 7
（二）PLC的程序设计 11
四、总结与展望 19
致谢 20
参考文献 21
附录一：电气图 22
附录二：PLC程序 30
一、 引言
（一）课题研究背景及意义
随着科学技术的迅速发展，自动化控制应用领域越来越广泛，而随着人工成本的逐渐提高，大部分工业领域的企业更倾向于使用自动化控制来实现产品的开发与实际生产控制。而工业机械手作为一项应用在自动控制领域里的新技术，已经成为自动生产制造系统中一个不可或缺的组成部分。
（二）国内外发展现状
1．PLC的发展现状
可编程控制器产生于上世纪中期，起初作为继电器的替代品投入工业领域，经历了工业领域的不断应用，许多功能无法实现，造成了可编程控制器必须进行升级与完善，因此随着计算机科学的发展，可编程控制器在引入了微处理器之后，直接进入到实用化的发展阶段，而可编程控制器在工业领域的大规模应用则是标志着其发展到了成熟阶段，从而在自动控制方面表现出高性能，高速度的处理速度，随着控制领域的不同，以及开发商的不同，可编程控制器也进入了多种系列的发展进程。
上世纪90年代，可编程经历了工业控制要求的升级换代，逐渐落后于实际生产系统的要求，因此可编程控制器集成 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
了通信、实时监控、控制变量数据等功能，从而逐渐形成了可编程控制系统。另外，在控制规模上，可编程控制器在上世纪末期逐渐开发出大型机与超小型机，其中大型机主要用于大型控制系统，而超小型机以及小型机则更受自动化生产厂家的青睐。在控制能力方面，可编程控制器逐渐向专业化发展，主要针对如压力、温度、位移等问题开发具有特殊功能的控制器，因此来满足不同系统不同模块的控制要求。
2．机械手的发展现状
工业机械手是一种用于再现人手功能的自动控制装置。对其研究起起源于20世纪40年代末，最早由美国橡树岭国家实验室开始研究搬动核原料的遥控机械手，逐渐发展成为现代自动控制领域的新技术，设计力学、机械学、电气液压技术、传感器技术和计算机技术等的综合，成为一个新兴学科。
机械手在国内的发展始于70年代初七，当时主要以引进先进技术为主，代替部分人工劳动，80年代开发期及90年代应用期逐渐兴起，国内开始有公司自主开发适用于用户要求的机械手。我国在迈进制造强国的过程中，同时面临着国际环境的不同，技术兴起及分工不同的巨大挑战，自动化产业已经由政府主导并给予政策及资金方面支持的一向新兴的重要产业，相信随着我国综合国力不断增强，科技不断进步，我国自主研发的机械手终将走出国门，打开全球的市场。
（三）本文主要研究工作
本论文的主要研究工作是以苏州菱欧自动化设备有限公司生产的汽车太阳能板压合装置为研究对象，分析欧姆龙CP1L系列PLC控制下，IAI机械手从待机位开始完成“加热→移至加热位→加热→加热完成→退回待机位”流程以及气缸“旋转气缸前进→夹紧缸夹紧→夹紧缸松开→旋转气缸后退到位”为控制过程的工艺路线。利用传感器来检测各模块功能是否到位。控制流程分为手动和自动操作两种，手动操作方式指的是IAI机械手以及各气缸单独由手动按各动作依次进行操作的控制方式，如IAI机械手加热后设置两个按钮，同时按下两个按钮才会移至加热位对太阳能板开始加热。自动操作是指在PLC程序控制下，各模块按照预先输入的控制要求自动执行各项操作。在工作过程中，如果按停止按钮，机械手及各气缸将继续完成所运行周期的动作后，回到原点自动停止。整个控制过程功能的实现要求基于PLC为技术核心，形成“气动—传感器—PLC”的自动化装置。
二、 遮阳板压合装置硬件系统技术概述
（一）机械设备
1．控制要求
工业机械手，根据使用场合不同机械手的控制方式一般分为手动控制与自动控制两种。手动操作主要为适应安装调试时用或出现故障需要维修时用，实现对各部分控制功能单独用按钮进行操作，通常是设计过程中必须考虑的控制方案。而自动控制方式是在PLC控制为基体，按预先编写程序作用下实现的自动控制方式，一般又可分为单周期控制方式与全自动控制方式，即按预先程序规定执行完一次任务后停止，下一次任务需要重新启动按钮才能实现；全自动是指按下启动按钮后，系统自动按规定执行完成一次任务，若出现紧急情况可按急停按钮停机。
（1）机械手自动运行：
机械手动作流程如图1-1所示
图2-1 机械手工作流程图
（2）机械手手动运行
机械手的手动运行是指机械手的加热、前移、后退操作通过对应的手动操作按钮控制，与操作顺序无关。这是控制装置在自动环节出现故障、初次安装调试等情况下使用的工作方式。
2．机械手的基本结构
（1）机械手的基本形式
机械手的执行结构是用来实现控制要求的各种动作。机械手的工作性能由机械手的整体结构决定。按照坐标形式来分主要分为直角坐标、圆柱坐标、球坐标和关节型坐标四种。坐标形式不同，应用领域不同。
3．论文选用机械手
本文选用的机械手为日本IAI公司RC系列产品
RC系列产品——电动驱动轴基本参数
●重复定位精度±0.02mm
●滑块型内置直线导向装置，轴杆型增加带导向装置，高刚性
●易于用户理解与操作的16点多点定位系统
●和汽缸相比，没有油雾，环保性较好。
●AC伺服驱动轴价格低，与气缸相比，运行成本少。
●有绝对规格和增量规格两种可选
（二）电气设备
1. 气动技术简介
气动技术通过压缩空气来传递能量与信号，是实现各种生产过程和自动控制的一门技术。近二十年来气动技术以节能、高效、成本低廉、无污染等有点发展比较快，在机械工业、轻工业、化工、冶金、电子工业等均广泛应用。气动元件主要向着电气一体化、小型化、复合集成化、高速度和高出力方向发展，在促进工业自动化的发展中起到了极为重要的作用。
气动技术是以流动气体为工作介质，由于空气可压缩性大其运动的稳定性稍差，工作压力偏低，动作灵敏，易远距离传送。气源装置通过管路系统将压力分配至各控制单元回路中，以实现对工作任务的控制要求。各控制回路主要有压力、换向、速度、位置控制等多种控制回路组成。
本论文设计利用旋转气缸实现旋转、夹紧气缸加紧与放松等动作的执行。
基于以上要求，本系统选用了欧姆龙公司的NB7W-TW001B，主要参数如表2-1所示
图3-2 安全光栅配线图
3. 加热器线路图。
如图3-3通过主电路的供电，在加热电路中，按下加热按钮KJ1，启动SCR加热，在E5CZ-Q2MT温控器中，1、2号端口作为控制输出端口，4、5好端口作为通用输入，6、7号分别通过105、104输出高温上限、高温下限报警。8号端口接0V，9、10号端口接入主电路220V电源。
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