PLC机械手控制系统设计5文档格式.docx
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1、每位同学独立完成本设计。
2、依据题目要求，提出系统设计方案。
3、设计系统电路原理图。
4、调试系统硬件电路、功能程序。
5、装订：
顺序为：
封面，任务书，目录，正文，参考文献，附录1（源程序），附录2（控制系统电路原理图纸）；
课设字数不少于2000字
成绩
评语
工艺过程：
机械手工作过程：
机械手在生产线上的任务是将工件从A处传送到B处。
根据外界情况，机械手在空间上主要进行以下动作：
机械手下降，机械手抓紧工件，机械手和工件上升，机械手和工件有右移，机械手和工件下降，机械手放松工件，机械手上升，机械手左移。
控制器检测上，下，左，右限位开关的通断，决定当前的动作，通过驱动系统输出，控制机械手的动作。
同时，用两位数码管显示搬运工件的数量。
（1）启动控制有2种，1个由启动开关安装在现场，1个由通过组态王软件控制。
在控制面板上，安装一个档位开关，分手动和自动两大档位，手动挡包括调试和回原位两档，自动挡分单步、半自动和全自动三档，要求自动挡的操作必须在回原位的基础上才能进行。
原位下降夹紧上升右移
左移上移放松下降
具体要求：
档位开关扳动到调试位时，使I0.0接通，此条件下，分别按动上升、下降、左移、右移、加紧、松开按钮，可以完成相应的动作（注意：
互锁）
档位开关扳动到回原位操作时，使I0.1接通，按动回原位按钮，机械手能自动判断当前的位置找到最优回原点路径，按动停止按钮时能够停止操作，若再按动回原位按钮时可继续进行回原位操作，在论文中，要论述机械手在不同位置时回原位的路径。
自动操作：
经回原位操作完毕后，才能进行自动操作状态
单步：
经回原位操作完毕后，档位开关放在单步位置，按动启动按钮，机械手走一步，再按动启动按钮，再走一步......
半自动：
经回原位操作完毕后，档位开关放在半自动位置，按动一下启动按钮，机械手执行一个过程，再按动一下启动按钮，再执行一次过程。
全自动：
经回原位操作完毕后，档位开关放在全自动位置，按动一下启动按钮，机械手周而复始动作直到按停止按钮，则执行一个过程后机械手停止工作。
在全自动过程中，每循环一次LED显示增加1,99次后，重新计数。
第一章plc简介
第二章1i/o配置表
2选型
3plc的输入输出端子分配接线图
第三章机械手的plc控制
1控制的特点
2系统控制示意图
3操作系统
4回原位程序
5手动单步操作系统
6自动操作系统
7机械手传送系统梯形图
第四章组态软件界面
1原位
2运行中
3plc和组态软件的连接
4操作面板
第五章1参考文献
2附录1
3附录2
第一章
一、PLC简介
可编程控制器（简称PLC）：
是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境使用而设计的。
它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，计数和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。
可编程序控制器实施控制，其实质就是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换和以物理实现。
输入输出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点，同时物理实现也是PLC和普通微机相区别之处，其需要考虑实际控制的需要，应能排除干扰信号适应于工业现场，输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用，所以PLC采用了典型的计算机结构，主要是由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成。
PLC的基本结构如下图所示：
第二章
1、I/O配置表
共需十二个数字输入点，一个数字输出点，七个模拟量输出点。
主机
模块1
模块2
模块3
模块4
CPU226
2AQ
I0.0Q0.0
AQW0
AQW4
AQW8
AQW12
I0.1
AQW2
AQW6
AQW10
AQW14
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
I1.0
I1.1
I1.2
I1.3
S7-200中的CPU226的最大负载电流为1000mA，四个EM232模块的负载电流为80mA，符合要求。
机械手传送系统输入和输出点分配表
名称
代号
输入
输出
启动
SB1
X0.1
自动操作
SB5
X1.0
电磁阀下降
YV1
Y0
下限行程
SQ1
单步
SB6
X1.1
电磁阀夹紧
YV2
Y1
上限行程
SQ2
X0.2
调试
SB7
X1.2
电磁阀上升
YV3
Y2
右限行程
SQ3
X0.3
回复
SB8
X1.3
电磁阀右行
YV4
Y3
左限行程
SQ4
X0.4
电磁阀左行
YV5
Y4
停止
SB2
X0.5
上行灯指示
EL1
Y5
手动操作
SB3
X0.6
下行灯指示
EL2
Y6
半自动操作
SB4
X0.7
数字指示
EL3
Y7
2、选型
S7-200丰富的种类：
·
CPU221：
内置10个数字量I/O点，不可扩充；
CPU222：
内置14个数字量I/O点，可扩充到78路数字量I/O或10路模拟量I/O；
CPU224：
内置24个数字量I/O点，可扩充到168路数字量I/O或35路模拟量I/O；
CPU226：
内置40个数字量I/O点，可扩充到248路数字量I/O或35路模拟量I/O；
主机为S7-200中的CPU226，因为他能扩展七个模块。
模块1-模块4为EM232，它是模拟量输出模块，每个模块有两个输出通道。
电源为220V交流电。
主机为西门子S7-200中的CPU226，因为他能扩展七个模块。
模块1-模块4为EM232，它是模拟量输出模块，每个模块有两个输出通道，能够满足需要。
选择PLC时，应考虑性能价格比。
考虑经济性时，应同时考虑使用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。
输入输出点数对价格有直接影响。
每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。
当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，估因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响，在算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。
3、PLC的输入输出端子分配接线图
第三章
1、控制特点
机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。
工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。
当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。
当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。
当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。
以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。
2、系统控制示意图
机械手传送工件系统示意图，如图1所示
图1机械手传送示意及操作面板
3、操作系统
操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图3所示。
其原理是：
把旋钮置于回原点，X16接通，系统自动回原点，Y5驱动指示灯亮。
再把旋钮置于手动，则X6接通，其常闭触头打开，程序不跳转（CJ为一跳转指令，如果CJ驱动，则跳到指针P所指P0处），执行手动程序。
之后，由于X7常闭触点，当执行CJ指令时，跳转到P1所指的结束位置。
如果旋钮置于自动位置，（既X6常闭闭合、X7常闭打开）则程序执行时跳过手动程序，直接执行自动程序。
4、回原位程序
回原位程序如图4所示。
用S10~S12作回零操作元件。
应注意，当用S10~S19作回零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器M8043置1。
5、手动单步操作程序
如图5所示。
图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。
6、自动操作程序
自动操作状态转移见图6所示。
当机械手处于原位时，按启动X0接通，状态转移到S20，驱动下降Y0，当到达下限位使行程开关X1接通，状态转移到S21，而S20自动复位。
S21驱动Y1置位，延时1秒，以使电磁力达到最大夹紧力。
当T0接通，状态转移到S22，驱动Y2上升，当上升到达最高位，X2接通，状态转移到S23。
S23驱动Y3右移。
移到最右位，X3接通，状态转移到S24下降。
下降到最低位，X1接通，电磁铁放松。
为了使电磁力完全失掉，延时1秒。
延时时间到，T1接通，状态转移到S26上升。
上升到最高位，X2接通，状态转移到S27左移。
左移到最左位，使X4接通，返回初始状态，再开始第二次循环动作。
在编写状态转移图时注意各状态元件只能使用一次，但它驱动的线圈，却可以使用多次，但两者不能出现在连续位置上。
因此步进顺控的编程，比起用基本指令编程较为容易，可读性较强。
8、机械手传送系统梯形图
如图7所示。
图中从第0行到第27行为回原位状态程序。
从第28行到第66行，为手动单步操作程序。
从第67行到第129行为自动操作程序。
这三部分程序（又称为模块）是图3的操作系统运行的。
回原位程序和自动操作程序。
是用步进顺控方式编程。
在各步进顺控末行，都以RET结束本步进顺控程序块。
但两者又有不同。
回原位程序不能自动返回初始态S1。
而自动操作程序能自动返回初态S2
。
第四章组态软件界面
1、原位
2、运行中
（上行、下行灯绿色为有效）
3、PLC和组态软件的连接
组态软件和PLC的连接使用的是设备目录下的DDE，再从DDE中选PLC，PLC为西门子系列中的S7-200系列中的PPI方式。
4.操作面板
（面板中有上行、下行指示灯，数字计算单位，档位开关，单步按钮。
）
第五章
1参考文献
《XX文库》《可编程序控制器原理及使用》
2附录1源程序
if（运行标志==1）
{
if（次数>
=0&
&
次数<
50）
{
下移信号=1;
机械手y=机械手y+2;
次数=次数+1;
}
=50&
70）
下移信号=0;
加紧信号=1;
左爪=左爪+1/21*5;
右爪=右爪-1/21*5;
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