PLC课程设计控制机械手操作.doc

1、序言在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。广泛采用工业机器人，不仅可以提高产品

2、的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。本文应用西门子公司生产的可编程控制器S7-200PLC，实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）控制功能。使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。本次课程设计我们将用机械手来设计传送分检货物装置，分别检出大、小铁球。如果传送机底下的电磁铁吸住小铁球，则将小球放入装小球的箱子里；如果传送机底下的电磁铁

3、吸住大铁球，则将大球放入装大球的箱子里。本次课程设计的目的是培养我们的综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。第一章 总体设计思路传送机分检货物示意图如图所示。传送机分检货物装置可分别检出大、小铁球。如果传送机底下的电磁铁吸住小铁球，则将小球放入装小球的箱子里；如果传送机底下的电磁铁吸住大铁球，则将大球放入装大球的箱子里。传送机电磁铁的上升和下降运动由一台电动机带动，传送机的左、右运动则由另外一台电动机带动。初

4、始状态时，传送机停在原位。当按下传送机的启动按钮后，电磁铁在传送机的带动下下降到混合球箱中。如果传送机在下降过程中压合行程开关ST2，电磁铁的电磁线圈通电后将吸住小球，然后上升右行至行程开关ST4的位置，电磁铁下降，将小球放入小球箱中。如果电磁铁由原位下降后未压合行程开关ST2，则电磁铁的电磁线圈通电后将吸住大球，然后右行至行程开关ST5位置，电磁铁下降，将大球放入大球箱中。左行回到ST1处重复以上过程。ST3为传送机上限位行程开关。如图1-1所示。ST6大球箱小球箱接近开关混合球箱电磁铁ST2ST3ST1ST4ST5图1-1 工作原理图第二章 硬件设计硬件是一部机器的最基本的东西，本章主要介

5、绍PLC的硬件部分设计，包括硬件接线图和PLC输入输出连接。2.1 PLC类型选择根据传送分检机的系统示意图，控制系统选用西门子S7-200系列的CPU 224 XP CN。其数字量I/O点数为14入/10出，可以满足控制要求且留有充足的裕量。2.2 系统硬件接线图PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC5V、12V、24V等直流。小型PLC一般都可以为输入电路和外部的电子传感器提供24V直流电源。如图2-1所示。 图2-1硬件接线图根据所选PLC类型，以及设定好的I/O点分配情况，可设计出PLC的外部硬件接线图。如图2-2所示。 图2-2 PLC输入输出

6、接线图第三章 软件设计软件是一部机器的灵魂，本章主要介绍本设计的顺序功能图和梯形图。3.1 顺序功能图根据图2-1，首先把限位开关换成相应的输入开关，并把每个输入开关的功能介绍出来。如表3-1所示。表3-1输入功能表开关ST1ST2ST3ST4ST5ST6功能左限位选择大球或小球上限位小球右限位大球右限位下限位单周与连续选择开关输入I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I0.0同理，把输出线圈的功能介绍一下，如表3-2所示。表3-2 输出功能表输出Q0.0Q0.1Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7功能下降吸球上升右行松手左行回原点保护根据上面两个表格，接下来我们设计出P

7、LC的顺序功能图。如图3-1所示M0.0M0.1M0.2M0.4M0.6M1.3Q0.0Q0.1T37Q0.3Q0.4Q0.0M0.3Q0.1T38M0.5Q0.3M0.7M1.4Q0.4Q0.0M1.0M1.1M1.2Q0.5T38Q0.3Q0.6图3-1 顺序功能图3.2梯形图由顺序功能图，可以编出相应的PLC的程序梯形图。梯形图如图3-2所示。图3-2 程序梯形图第四章 调试运行在梯形图程序编写好后，老师让我们进入学校PLC实验室进行程序的调试，验证程序是否能够实现课题所给的要求。介于学校PLC实验室提供的PLC类型是西门子S7-200系列CPU为 224 XP CN型号的PLC。我们打

8、开PLC编程软件，首先看是否PLC与PC机是否成功建立通信，如没有则根据PLC的型号，成功设置好PLC与PC机的通信。然后将程序输入到编程软件并进行编译，直到无错误后，将程序下载到PLC中。打开程序运行监控,以便观察程序运行中各指示灯的亮与灭的情况,方便检查程序是否达到要求,最后将PLC置于运行模式,运行程序,开始操作。首先按下I0.0，Q0.0灯亮，机械手开始下降。按下I0.6/I0.2.I0.6，Q0.1灯亮，机械手开始洗小球/大球。吸球后由定时器T37开始定时，定时3S后，Q0.3灯亮，机械手开始上升。按下I0.3，Q0.4灯亮，机械手右行。按下I0.4/I0.5，Q0.0灯亮，吸小球/

9、吸大球的机械手下降。按下I0.6，Q0.5灯亮，机械手松开，把球放下。松开后由定时器T38开始定时，定时3S后，Q0.3灯亮，机械手开始上升。按下I0.3，Q0.6灯亮，机械手左行到原点。接下来有单周期运行和连续周期运行。按下I0.1，Q0.0灯亮，机械手开始下行，程序重复运行。按下I0.1.I0.7，所有灯灭，程序停止运行。第五章 总结作为当时代的大学生，在学校主要学的是理论知识，而实践环节少。所以课程设计是我们大学生检测自己理论知识的时候。本次设计为通过PLC控制机械手的分检大小球。通过设计让我了解了PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计

10、理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次课程设计，本人在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行了一次PLC控制机械手分拣大小球，巩固和扩充了PLC等课程所学的内容，掌握了PLC课程设计的方法和步骤，掌握PLC设计的基本顺序功能图设计和梯形图设计，提高了绘图能力，熟悉了规范和标准

11、，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。同时感谢对我帮助过的老是和同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到老是和同学的友谊。 由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教，我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。参考文献1廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆：重庆大学出版社2万太福.可编程序控制器及其应用M. 重庆：重庆大学出版社3刘祖润.毕业设计指导.北京：机械工业出版社4谢桂林.电力拖动与控制. 北京：中国矿业大学出版社5工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. 北京：水利电力出版社附录A 程序语句Netw

12、ork 1 初始化LD SM0.1S M0.0, 1R M0.1, 13Network 2 下降LD M0.0A I0.0S M0.1, 1Network 3 吸小球LD M0.1A I0.6AN I0.2S M0.2, 1R M0.1, 1Network 4 吸大球LD M0.1A I0.6A I0.2S M0.3, 1R M0.1, 1Network 5 吸小球后自动上升LD M0.2A T37S M0.4, 1R M0.2, 1Network 6 吸小球上升后右行LD M0.4A I0.3S M0.6, 1R M0.4, 1Network 7 吸小球右行后下降LD M0.6A I0.4S

13、 M1.3, 1R M0.6, 1Network 8 吸大球后自动上升LD M0.3A T37S M0.5, 1R M0.3, 1Network 9 吸大球上升后右行LD M0.5A I0.3S M0.7, 1R M0.5, 1Network 10 吸大球右行后下降LD M0.7A I0.5S M1.4, 1R M0.7, 1Network 11 吸小球达到目的后机械手松开LD M1.3A I0.6S M1.0, 1R M1.3, 1Network 12 吸大球达到目的后机械手松开LD M1.4A I0.6S M1.0, 1R M1.4, 1Network 13 机械手松开球后上升LD M1.

14、0A T38S M1.1, 1R M1.0, 1Network 14 上升后左行LD M1.1A I0.3S M1.2, 1R M1.1, 1Network 15 左行回到原点单周期运行LD M1.2A I0.1AN I0.7S M0.0, 1R M1.2, 1Network 16 左行回到原点连续运行LD M1.2A I0.1A I0.7S M0.0, 1R M1.2, 1Network 17 吸球延时LD M0.2O M0.3TON T37, 30Network 18 松开球延时LD M1.0TON T38, 30Network 19 电磁铁通电吸球LD M0.2O M0.3= Q0.1N

15、etwork 20 上升LD M0.4O M0.5O M1.1= Q0.3Network 21 下降LD M0.1O M1.3O M1.4= Q0.0Network 22 右行LD M0.6O M0.7= Q0.4Network 23 松开LD M1.0= Q0.5Network 24 左行LD M1.2= Q0.6Network 25 回原点保护LD I0.1A I0.3AN Q0.1= Q0.7附录B 程序梯形图电气信息学院课程设计评分表项 目评 价优良中及格差设计方案合理性与创造性（10%）开发板焊接及其调试完成情况*（10%）硬件设计或软件编程完成情况（20%）硬件测试或软件调试结果*(10%)设计说明书质量(20%)答辩情况(10%)完成任务情况(10%)独立工作能力(10%)出勤情况(10%)综 合 评 分 指导教师签名： 日期：_注：表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容； 此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：26