机械手plc控制系统.docx
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机械手plc控制系统
电气控制设计
题目：
机械手plc控制系统
课程：
电气控制及可编程控制器
专业：
电气工程及其自动化
学号：
班级：
姓名：
指导教师：
完成日期：
一．任务书
（一）、课程设计的目的和要求
目的
课程设计主要目的，是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往学习的内容，达到灵活应用的目的。
电气设计必须满足生产设备和生产工艺要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
“电气控制与可编程序控制器”课程设计是在完成该门课的理论与实验教学的学习之后进行的，目的在于训练学生面对具体的工程问题时，学会分析其工艺流程与控制要求、拟定控制方案、选型机床电器元件和PLC以及设计电气控制电路、程序编制与调试运行等方面的实战能力，从而能应用机床电气控制与PLC技术来解决以顺序、开关逻辑控制为主的一般机床电气工程的应用与设计问题。
课程设计应强调以能力培养为主，在独立完成设计任务的同时要注意多方面能力的培养与提高，主要包括以下几方面：
1）综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。
2）查阅资料及调研的能力。
3）工程绘图能力。
4）撰写技术报告和编制技术资料的能力。
要求
1、在接受设计任务并选定课题后，应根据设计要求和应完成的设计内容，拟订设计任务书和工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。
2、在确定方案的过程中应积极思考并主动提出问题，以取得指导教师的帮助，在此阶段提倡广泛讨论，做到思路开阔，依据充分。
3、按照机床电气控制与PLC的控制系统设计步骤及设计要点，根据具体课题任务及要求，进行控制系统的设计、编程、调试与运行。
4、掌握在PC机上，使用编程软件来编制PLC应用程序，并下载到PLC中进行调试、运行。
5、按以上设计步骤与设计要求编制出以下资料：
（1）图纸：
①工艺流程图及外部信号分布图（手工绘图）；
②PLC电气控制系统外部接线图（手工绘图）；
（2）课程设计说明书：
要求文字通顺、字迹工整、2-3千字、图文并茂。
其中，课程设计论文大纲要求如下：
①项目概述；
②主要功能与技术要求；
③设计方案论证；
④PLC控制系统的设计（I／0分析、PLC选型、存储容量核算、外部电路及接线设计、梯形图与程序设计等）；
⑤调试与运行；
⑥结论与体会。
（二）、PLC控制系统设计原则及步骤
PLC控制系统设计的基本原则
1、最大限度地满足工艺流程和控制要求。
工艺流程的特点及要求是开发PLC控制系统的主要依据。
设计前，应深人现场进行调查研究，收集资料，明确控制任务。
2、监控参数、精度要求的指标以满足实际需要为准，不宜过多、过高，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便，并可降低系统的复杂性和开发成本。
3、保证控制系统的运行安全、稳定、可靠。
正确进行程序调试、充分考虑环境条件。
选用可靠性较高的PLC、定期对PLC进行维护和检查等都是很重要和必不可少的。
4、考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。
PLC控制系统设计的基本步骤
1、首先要分析控制任务，了解被控对象的工艺流程，画出工艺流程图。
2、确定PLC的输入、输出信号的类型、点数，正确选择输入、输出模块的规格、型号；根据主电路如电机、电磁阀的容量及操作要求，合理选择配电、保护和控制电器。
3、进行必要的计算，合理选择低压电器及PLC的类型和容量等。
4、编制I/O分配表及所用到的PLC内部有关如时间继电器、计数器、中间继电器等元件的地址编号表。
5、画出梯形图或顺序控制流程图（SFC状态流程图）、步进梯形圈和外部接线图等。
6、按照梯形图用助记符语言编程或按顺序控制流程图用步进顺控指令方法编制PLC应用程序。
编程可手动编程也可按制造厂提供的编程软件平台，输入梯形图在PC机上自动编
程。
7、用手持式编程器或PC机通过RS-232串形通信口，将编制好的程序写入到PLC的存储器中。
先接上专用RS-232通信电缆，一端连接PLC，一端连接PC机9芯插头，设置好异步串形通信参数（如传送位数、通信速率等），即可下载程序至PLC。
8、进行实验室模拟调试，输入可用按钮、开关或模拟信号等代替现场采集到的信号，输出负载用信号灯等代替，其目的是验证用户程序的控制逻辑是否符合工艺要求。
9、进行PLC主电路及外部配套电路设计，如PLC和各类负载供电电源、外部主电路及控制继电器连锁电路设计等，以及控制柜、外部接线等设计。
10、现场运行调试。
先不带载，只带接触器线圈与信号灯进行分段、分级调试。
正常后，再带实际负载运行，最后固化程序存在PLC的EPROM中。
然后考机运行，时间约72小时。
主要考核系统稳定性、抗干扰性等。
二、课程设计报告含输入输出设备清单、主电路
课题四机械手PLC控制系统
一、实训目的
1．熟悉步进顺控指令的编程方法；
2．掌握单流程程序的编制；
3．掌握机械手的程序设计及其外部接线。
二、控制要求
设计一个用PLC控制的将工件从A点移到B点的机械手的控制系统。
其控制要求如下：
1．手动操作，每个动作均能单独操作，用于将机械手复归至原点位置；
2．连续运行，在原点位置按起动按钮或当光电探测器探测到有工件时，机械手按图连续工作一个周期，一个周期的工作过程如下：
原点→下降夹→夹紧（T）上→上升→右移→下降→放松（T）→上升→左移到原点，时间T由教师现场规定。
三、实训要求：
1.画出工艺流程图，并在图上标出元件表（I/O表）；
2.分析I/O性质，计算I/O点数，存储容量，PLC选型；
3.画顺控流程图及梯形图；
4.在PC机上编程并下载到PLC中；
5.运行调试；
6.画PLC外部接线图（含电机主电路图及供电图）；
7.撰写课程设计论文。
三、控制流程图
四、I/O地址分配表
输入
输出
器件代号
地址号
功能说明
器件代号
地址号
功能说明
SA1
S0
手动
L1
Y0
下降
SA2
S1
自动
L5
Y1
夹紧/放松
SB0
X5
手动上升
L2
Y2
上升
SB1
X10
手动下降
L3
Y3
右行
SB2
X6
手动左行
L4
Y4
左行
SB3
X11
手动右行
SA3
X2
上限为
SA4
X1
下限位
SA5
X4
左限位
SA6
X3
右限位
SA7
M8041
自动开始
SA0
X13
停止
SB4
X12
手动夹紧
SB5
X7
手动放松
五、I/O接线图
六、梯形图及程序说明
如图，打开手动档S0，进入手动程序，①按下X12，手动夹紧。
②按下X7，手动放松。
③按下X5，Y2线圈得电，手动上升。
④按下X10，Y0线圈得电，手动下降。
⑤按下X6，打开上限位开关SA3，Y4线圈得电，手动左行。
⑥按下X11，打开上限位开关SA3，Y3线圈得电，手动右行。
打开自动档S1，进入自动循环程序，①打开自动开始开关M8041，原点，SETS20。
②STLS20，线圈Y0得电，机械手下降，拨动下限位开关X1，SETS21.
③STLS21，把Y1置1，机械手夹紧，同时定时器计时，到时间后，SETS22.
④STLS22，线圈Y2得电，机械手上升，拨动上限位开关X2，SETS23.
⑤STLS23，线圈Y3得电，机械手右行，拨动右限位开关X3，SETS23.
⑥STLS24，线圈Y0得电，机械手下降，拨动下限位开关X1，SETS25.
⑦STLS25，把Y1置0，机械手松开，同时定时器计时，到时间后，SETS26.
⑧STLS26，线圈Y2得电，机械手上升，拨动上限位开关X2，SETS27.
⑨STLS27，线圈Y4得电，机械手左行，拨动左限位开关X4，回到原点。
七、指令助记符程序
STLS0STLS1
LDX12LDM8041
SETY1SETS20
LDX7STLS20
RSTY1OUTY0
LDX5LDX1
ANIY0SETS21
OUTY2STLS21
LDX10SETY1
ANIY2OUTT0
OUTY0SPK10
LDX6LDT0
ANDX2SETS22
ANIY3STLS22
OUTY4OUTY2
LDX11LDX2
ANDY4SETS23
ANIY4STLS23
OUTY3OUTY3
LDX3
SETS24
STLS24
OUTY0
LDX1
SETS25
STLS25
RSTY1
OUTT1
SPK10
LDT1
SETS26
STLS26
OUTY2
LDX2
SETS27
STLS27
OUTY4
LDX4
OUTS1
RET
END
八、课程设计总结
为期一个星期的课程设计着实让我们焦头烂额，但是也正因为这样，我们才明白理论和实践的重要性，要完成一个工作，你必须同时具备理论和实践能力，并且要学会查找资料，要学会如何在海量的资料中寻找到你所需要的东西，或许，你只是从几百页资料中查找一个指令，你要用最快最简洁的方法来寻找他并弄清楚，这对我们来说是一个考验。
现在的PLC在现实生活中运用得越来越广泛，技术越来越成熟，因为PLC的多种优点，越来越受到大众的青睐。
这次的课程设计对我们来说意义重大，他不仅巩固了我们的理论知识，还让我们学会把理论知识运用到实践中去，在理论和实践的结合下，完成机械手的手动和自动控制系统，提高了我们的实际动手能力，独立思考能力和团队合作能力。
后两者并不矛盾，在合作的同时，要学会有自己的观点，或许这样会使得任务更精确，简单，更适合大众的需求。
三个臭皮匠赛过诸葛亮，团队的作用永远都是不可忽略的。
九、参考文献
《电气控制与可编程序控制器应用技术》东南大学出版社主编郁汉琪
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