示教机械手控制系统设计说明书

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1、课程设计（论文）题目：示教机械手 控制系统设计 设计名称：机电传动控制班级学号：学生姓名：_指导教师： 成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 业机械设计制造及自动化课程设计题目示教机械手控制系统设计评语组长签字：成绩日期 201年 月 日 1课程设计任务书学 院机械工程学院专 业机械设计制造及自动化学生姓名班级学号 课程设计题目示教机械手控制系统设计实践教学要求与任务: 1.设计内容： 1）完成课程设计指导书所要求的控制循环。 2）按停止按钮，完成当前循环后再停。3）要求可以实现手动、回原点、单步、单周期、连续控制。2.设计要求：1）画出端子分配图和顺序功能图2）设计并调试PLC控制梯形图3）

2、设计说明书工作计划与进度安排:1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天2）PLC梯形图设计与调试 4天3）说明书撰写 1天4）答辩 1天 目录前 言11 课程设计的目的、任务及要求21.1课程设计的目的21.2课程设计的任务21.3.课程设计的要求32机械手课程设计的总体设计设计思想42.1.机械手PLC选型42.2 PLC端子接线52.3 电动机控制电路的选择63 机械手PLC程序设计83.1.设计思想83.2.顺序功能图93.3.PLC梯形图114.调试说明175.心得体会186 参考文献19 沈阳理工大学前 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

3、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

4、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。本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC，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。 这个学期，通过学习机电传动这门课程，了解了一些关于PL的基本知识。 可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置

5、。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，所以又简称PC（PROGRAMMABLE CONTROLLER），但是为了不和PERSONAL COMPUTER混淆，仍习惯称为PLC。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展，并且现今已出现SOFTPLC，更是PLC领域无限的发展前景。本文主要通过气动机械臂的PLC控制来介绍PLC的具体应用，让我们更熟悉PLC，为今后学习打下基础。 机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序现。可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手

6、通用性更好,采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。1 课程设计的目的、任务及要求1.1课程设计的目的 1)培养plc设计能力； 2)扩展知识结构； 3)培养综合运用能力； 4)是课堂教学的有益补充，通过本次课程设计，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用；1.2课程设计的任务 气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。控制要求为： 1.为单循环； 1)从原点开始下降;2)吸工件,延时1秒;3)上升;4)右转;5)下降;6)放下工件,延时一秒;7)上升;

7、8)左转,回原点； 2.要求可以实现手动、回原点、单步、单周期、连续控制； 3.连续时,循环5次,声光间断报警5秒； 图1 机械手示意图1.3.课程设计的要求 1）画出端子分配图和顺序功能图； 2）设计并调试PLC控制梯形图； 3）设计说明书；2机械手课程设计的总体设计设计思想2.1.机械手PLC选型 一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开

8、放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。CPU：PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU。与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。 存储器：可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的。电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块

9、的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。PLC 的外部设备：外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类1 编程设备 2 监控设备 3 存储设备 4 输入输出设备.考虑到机械手工作的稳定性、可靠性以及各种控制元器件连接的灵活性和方便性，采用PLC作为核心控制器，各控制对象都必须在PLC的统一控制下协同工作，同时考虑到工作流程和造价。所以我们采用西门子公司的S7-200系列的PLC.S7-200系列的PLC既可以用于代替继电器的简单控制场合,也可以用于复杂

10、的自动化控制系统,而且可靠性高,可以用梯形图,语句表和功能块图三种语言来编程。2.2 PLC端子接线表1 机械手传送系统输入和输出点分配表名 称输名 称输入名 称输出启动I2.6左限位I0.4下降Q0.0停止I2.7右限位I0.3夹紧Q0.1上升I0.5上限位I0.2上升Q0.2下降I1.0下限位I0.1右行Q0.3左行I0.6手动I2.0左行Q0.4右行I1.1连续 I2.4松开I0.7回原点I2.1夹紧I1.2单步I2.2单周期 I2.3 图2 外部接线图 2.3 电动机控制电路的选择 由于机械手的控制要求中，既要左行又要右行，既要上升又要下降，也就是要求机械手的做正反两个方向的运动，而这

11、些，都是通过电动机的正反转来实现的，因此我们选择的控制电路为异步电动机的正反转控制电路。 图3 电动机正反转控制电路3 机械手PLC程序设计3.1.设计思想 为了满足生产的需要，很多设备要求设置多种工作方式，例如手动和自动工作方式。械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、方向、位置、速度进行动作，简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作动作复杂的自动程序一般根据系统的顺序功能图，用顺序控制法设计。机械手的手动和自动方式如下：手动操作方式-手动操作：用单个按钮接通或断开各自对应的负载。自动操作方式-单步运

12、行：每按一次启动按钮，设备前进一个工步。 回原点：按下回原点按钮，使设备自动回归到原点位置。 单周期运行：在原点位置时，按下启动按钮设备自动运行一个周期后停止原位；途中按下停止按钮，设备停止运行再按下启动按钮时，设备从断点处继续运行，直到原位停止。 连续运行：在原点位置按下启动按钮，设备按既定工序连续反复运行。中途按下停止按钮，设备运行到原位停止。 3.2.顺序功能图 图4 自动返回原点 图5 自动程序的顺序功能图3.3.PLC梯形图1.主程序 图6主程序梯形图2.子程序 图7 公用子程序 图8 手动子程序 图9 自动子程序图10 回原点子程序 4.调试说明 在进行调试的过程中，当按照梯形图闭

13、合开关时，没有信号输出，检查梯形图，发现M1.0线圈重复出现了，于是重新书写了梯形图进行调试。在验证手动程序的过程中，闭合启动按钮I2.6，按钮I2.0后，依然没有输出信号，仔细检查后发现是因为没有满足原点条件，从而导致不能进入工作状态。当满足原点条件后，再次闭合I2.6,I2.0还有控制下降的开关I1.0后，输出信号Q0.0亮，然后闭合控制夹紧的开关I0.7，没有输出信号，经过几次的试验与检查后是因为没有将第一步中的按钮I1.0，当I1.0断开，而I1.2闭合时，输出信号Q0.1亮。在接下来的每一步中，都应该先把上一步的按钮断开后才能进行下一步。5.心得体会 可编程控制器课程设计是课程当中一

14、个重要环节，通过了2周的课程设计使我对plc设计过程有进一步了解，对plc产品的有关的控制知识有了深刻的认识。因为理论知识学的不牢固，在设计遇到了不少问题，通过理论与实际的结合，进一步提高观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。运用学习成果，把理论运用于实际，使理论得以提升，形成创新思想。通过此次设计过程，巩固了专业基础知识，培养了我综合应用可编程控制器设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，为今后的学习和工作过程打下基础。 6 参考文献1.可编程控制器原理与应用 主编：周惠文 电子工业出版社 北京，2007.82.PLC操作实训（三菱） 主编：孙德胜 李伟 机械工业出版社 北京，2007.93.PLC应用技术 主编：冯新强 北京邮电大学出版社 北京，2009.44.起重机械与吊装第一版.化学工业出版社.2005.8；179-2045.机械设计手册机械设计手册编写组.第一版.机械工业出版社.1981；325-447