864234446基于PLC控制的机械手设计.doc

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1、 电气控制及PLC应用课程设计说明书 题 目： 专 业： 学生姓名： 学 号： 班 级：指导教师： 设计地点： 设计时间： 目录第一章 PLC的基础知识1、 PLC介绍32、 机械手背景介绍3第二章 硬件设计1、机械手控制要求.42、硬件选择 2.1 CPU型号4 2.2 接触器等低压电器选择.4 2.3 I/O分配表.5 2.4 电气控制图.6第三章 PLC软件设计 梯形图.7第四章 监控软件设计1、 组态王介绍.102、 监控软件设计.11第五章 设计心得.16 第一章 概述1、 PLC介绍PLC中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它

2、采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。 通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取

3、代嵌入式控制。在可以预见的将来，PLC产业一定会有一个美好的未来。2、机械手背景介绍机械手是能模仿人手和人臂的某些动作功能，以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。第二章 硬件设计1、机械手控制要求图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电

4、磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为： 原位 下降 夹紧 上升 右移 左移 上升 放松 下降2、硬件选择 21 CPU型号CPU型号（224）S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂

5、控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能价格比。 型号规格 S7-200 CN订货号 ，CPU 224 CN DCDCDC晶体管 14 输入10 输出 6ES7 2.2 接触器等低压电器选择行程开关又称限位开关或位置开关机，它是一种根据运动部件的行程位置而切换电路工作状态的控制电器。行程开关的动作原理与控制按钮相似，在机床设备中，事先将行程开关根据工艺要求安装在一定的行程位置上，部件在运行中，装在其上撞块压下行程开关顶杆，使行程开关的触点动作而实现电路的切换，达到控制运动部件行程位置的目的。（使用个数4） 按钮是一种用于接断电路的工具。（使用个数2）2.3 I/O分配表符号标注解释SB1按

6、下SB1机械手向下运动SB2按下SB2全部停止运动SQ1当机械手下降到下极限时，SQ1被压下SQ2当机械手上升到上极限时，SQ2被压下SQ3当机械手右移到右极限时，SQ3被压下SQ4当机械手左移到左极限时，SQ4被压下YV1当电磁阀YV1通电时，机械手向下移动；断电时，仍保持原状YV2当电磁阀YV2通电时，机械手夹紧；断电时，机械手松开YV3当电磁阀YV3通电时，机械手向上移动；断电时，仍保持原状YV4当电磁阀YV4通电时，机械手向右移动；断电时，仍保持原状YV5当电磁阀YV5通电时，机械手向左移动；断电时，仍保持原状HL当HL通电时，表示机械手在原位2.4 电气控制图第三章 PLC软件设计1

7、、 局部梯形图解释当按下I0.2和I0.4时，M10.0从“0”变为“1”。当M10.0变为“1”，Q0.5从“0”变为“1”，原位提示灯亮。当M10.0为“1”时，按下启动按钮I0.0，将M10.0里的“1”传送到M10.1中。当靠到下限位接近开关SQ1时，将M10.1中的“1”送到M10.2中。当T37延时一到，将M10.2中的“1”送到M10.3中。当靠到上限位接近开关SQ2时，将M10.3中的“1”送到M10.4中。当靠到右限位接近开关SQ3时，将M10.4中的“1”送到M10.5中。当靠到下限位接近开关SQ1时，将M10.5中的“1”送到M10.6中。当T38延时一到，将M10.6中

8、的“1”送到M10.7中。当靠到上限位接近开关SQ2时，将M10.7中的“1”送到M11.0中。当靠到左限位接近开关SQ4时，将M11.0中的“1”送到M11.1中.当M11.0为“1”时，Q0.4接通，机械手向右移。当靠到左限位接近开关SQ4时，M11.1为“1”时或I0.0下降信号时，M10.1和M20.0被复位。当M10.1和M10.5为“1”时，Q0.0接通，机械手往下移。当M10.2为“1”时，M20.0自保持T37开始记时，Q0.1接通，机械手夹紧。当M10.3或M10.7为“1”时，Q0.2接通，机械手往上移。当M10.4为“1”时，Q0.3接通，机械手往右移。当M10.6为“1

9、”时，M20.0被复位机械手松开，T38开始记时。第四章 监控软件设计1、 组态王介绍组态王6.53是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向高端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效的获取信息，及时的做出反应，以获得最优化的结果。 组态王6.53集成了对KingHistorian的支持，极大的提高了组态王的数据存储能力，能够更好的满足大点数用户对存储容量和存储速度的要

10、求。KingHistorian是亚控新近推出的独立开发的工业数据库。具有单个服务器支持高达10万点、支持256个并发客户同时存储和检索数据、每秒检索单个变量超过30,000 条记录的强大功能。能够更好的满足高端客户对存储速度和存储容量的要求，完全满足了客户实时查看和检索历史运行数据的要求。连接与采集组态王6.53已能连接PLC、智能仪表、板卡、模块、变频器等上千种工业自动化设备。支持设备之多之广可与国外优秀同类软件相媲美。通讯方式灵活多样，为用户提供了充足的选择空间，可以适应各种设计方案的需要。目前，组态王6.53支持的通讯方式已包括：串口通讯方式 ，以太网方式 ，GPRS通讯方式 ，Lonw

11、orks现场总线方式 ，BacNet现场总线方式。2、设计过程并截图叙述新设备设置PLC设置。定义变量。动作设置。移动程序编写按钮设置动作图最后图第五章 设计心得 通过这次对机械手的PLC控制，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. 有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。最重要的是让我懂得了团队合作的重要。当我遇到问题和同学互相讨论交流。我们在做课程设计的过程中要不停地讨论问题，这样，我们可以尽可能地统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。总的来说，在这次设计中，我受益匪浅。参考文献1 S7-200系统手册 西门子中国有限公司2 组态王使用手册 北京亚控公司3 张万忠，孙晋可编程控制器入门与应用实例中国电力出版社4 廖常初PLC编程及应用机械工业出版社5 周万珍，高鸿斌PLC分析及设计应用电子工业出版社6 廖常初PLC基础及应用机械工业出版社7 范永胜，王岷电气控制与PLC应用中国电力出版社