22机械手电气控制系统设计Word格式文档下载.docx

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2、锻炼实际应用程序开发能力；

3、提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。

设计要求：

1）基本要求：

●设置机械手复位按钮

机械手每次的工件输送过程，都应该从初始位置开始。

定义右转到位、上行到位、退回到位及手指张开到位同时满足时为机械手初始位置

开机运行时，机械手应该首先自动回到初始位置；

若遇到特殊情况，机械手停在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。

●设置单步/连续切换开关

在单步模式下

按下启动按钮（若机械手处于初始位置，则开始运行；

否则，按下复位键，使机械手复位）

伸出

下行

手指夹紧

上行

左转

手指张开

退回

左行

停止

注：

以上连贯动作实现时，某些动作（见上述动作字体加粗部分）可以同时进行。

在连续模式下

按下启动按钮，上述动作依次发生，但回到初始位置之后，继续下一个工件的传输过程。

连续模式下，按下停止按钮，待本次工件传输工作结束后，停止运行。

2）提高要求

i）编制四个驱动电机的保护程序。

要求自动检测电机是否处于堵转状态。

若电机处于堵转状态，应立即停止系统工作，并点亮故障报警灯；

故障排除后，按下复位按钮，故障报警灯熄灭；

ii）连续运行模式下，统计传输工件的个数，存储于PLC的V型数据区，以备组态监控使用，也可用状态表监视其状态变化。

3）高级要求

利用上位机组态软件组态监控画面，或利用触摸屏组态监控画面，监控机械手的生产过程。

目录

目录I

1设计思路或方案选择1

1.1设计思路1

1.1.1实现该设计所用的硬件1

1.1.2该设计功能大概分为四部分1

1.1.3总的系统结构框图1

1.2方案选择2

2硬件电路设计3

2.1本设计的电气原理图3

2.2I/O分配表4

2.2.1表-1输入分配表4

2.2.2表-2输出分配表4

3软件设计5

3.1总流程图5

3.2重要程序及说明6

4程序调试7

4.1调试设备7

4.2遇到的问题与解决方法7

5心得体会8

附录1参考文献9

附录2程序清单10

1设计思路或方案选择

1.1设计思路

1.1.1实现该设计所用的硬件

硬件系统由编程计算机（上位机）、控制器即S7-200PLCCPU224（下位机、数字量输入/输出点为14入/10出）和机械手模型装置被控对象等组成，编程计算机和控制器之间通讯采用PC/PPI电缆连接实现PPI通信。

机械手被控对象采用台式结构，内置电源，电机，传感器等部件，转接面板上接口可与PLC连接，是实际工业现场生产设备的微缩模型。

1.1.2该设计功能大概分为四部分：

1）总控制中心；

2）显示部分；

3）驱动部分；

4）复位部分；

1.1.3总的系统结构框图：

1.2方案选择

方案一：

单动作运行

按下启动按钮，机械手按伸出、下行、夹紧、上升、左转、下行、松开、上升、退回、右转顺序开始运转。

当按下循环运转按钮时，机械手循环运行，断开循环按钮时，机械手单周运行。

此方案的不足之处是实现的功能过于简单，不能满足工业生产要求。

方案二：

多个动作一起运行

在方案一的基础上，进一步进行改进，实现在运行过程中，多个动作可以同时进行，节约运行周期时间。

2硬件电路设计

2.1本设计的电气原理图

图1.输入接口电路板电气原理图

图2.输出接口电路电气原理图

（左图为驱动电路板，右图为输出接口电路板）

2.2I/O分配表

表2-1输入分配表

输入点描述

I0.0左旋电磁阀

I0.1夹紧电磁阀

I0.2张开电磁阀

I0.3下移电磁阀

I0.4上移电磁阀

I0.5伸出电磁阀

I0.6退回电磁阀

I0.7关右旋电磁阀

I1.0启动

I1.1循环

I1.2复位

I1.3急停

I1.4手动停止

I1.5停止

表2-2输出分配表

输出点描述

Q0.0左旋限位开关

Q0.1右旋限位开

Q0.2退回限位开关

Q0.3伸出限位开关

Q0.4上移限位开关

Q0.5下移限位开关

Q0.6张开限位开关

Q0.7夹紧限位开关

3软件设计

3.1总流程图

说明：

1）按下启动按钮，程序顺序执行；

2）按下循环按钮时，机械手循环工作；

3）断开循环按钮时，机械手单周工作；

4）当遇到紧急情况时，可按下急停按钮；

3.2重要程序及说明

1）复位程序设置：

当突然断电，导致机械手不在初始状态，通电后，按下复位按钮可进行复位。

2）初始化程序设置：

上电即可进行初始化。

3）单周/连续循环程序设置：

按下循环按钮时，机械手可循环工作；

断开循环按钮时，机械手单周工作。

4程序调试

4.1调试设备

运用实验室中的有关PLC的硬件设备进行调试，待模拟调试成功后，方可在PLC控制器控制机械手的实验台上进行试验。

1.实验中，先把事先设计好的控制程序输入编程计算机，编译无错误后（只说明编程语法无错误）下载到PLC的CPU中。

2.PLC控制器控制机械臂的运行，如果控制功能不满足要求，再进行控制程序调试，反复修改控制程序直到满足控制功能为止。

3.在调试中所遇到的问题，要运用所学的理论知识或实践经验独立解决，逐步提高分析问题及解决问题的能力。

4.2遇到的问题与解决方法

1.机械手在循环工作时，无法停止：

解决方法：

当循环工作回到初始位置时，只须停止伸出动作即可，即用停止按钮控制伸出动作的停止。

2.无法进行复位操作：

在复位程序的编写中出现了错误，当按下复位按钮时，复位动作不能执行，通过对程序的进一步改进，才解决此问题。

3.想让多个动作同时进行时，往往走一步就停止了：

出现此问题，是因为程序编写的顺序不对，所以需改变运行顺序。

5心得体会

机械手的PLC控制课程设计是自动化课程当中一个重要环节通过了2周的课程设计使我们对课程设计过程有进一步了解，对自动化产品的有关的控制知识有了深刻的认识。

通过此次设计，一方面让我认识到自己的不足，发现了学习中的错误之处；

另一方面又积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。

再一方面也加强了我和老师的交流，认识到知识的渊博度。

因为理论知识学的不牢固，在设计遇到了不少问题，如：

遗忘以前学过的专业基础知识。

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，培养了我综合应用机械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。

经过这次的努力，使我顺利的完成了此次课程设计。

这份课程设计既是对这学期所学知识的总结，又是自己知识的积累，也大大加深了对可编程控制器技术的了解。

由于自己的不足之处，在设计中还存在许多错误，希望老师给与指导和纠正。

附录1参考文献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术（第二版）.北京：

北京航空航天大学出版社，2008.

[2]西门子公司.SIMATICS7-200可编程控制器系统手册.2004.6

[3]姚永刚。

电机与控制技术.北京：

中国铁道出版社.2010

[4]朱献清郑静.电气制图.北京：

机械工业出版社.2012

附录2程序清单

3.1程序清单

3.2符号表