机电传动控制课程设计仓储机器人搬运控制设计.docx

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机电传动控制课程设计仓储机器人搬运控制设计

1.课程设计的任务及要求···························3

1.1课程设计的任务·····························3

1.2课程设计的基本要求·························3

2.设计思路······································4

3.程序设计······································5

3.1PLC选型··································5

3.2端子分配图·······························5

3.3顺序功能图·······························6

3.4梯形图···································7

4.程序模拟调试说明······························16

5.结束语········································17

6.参考文献······································18

前言

工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。

20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。

此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。

由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。

从90年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。

虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依旧明显。

从市场占有率来说，更无法相提并论。

工业机器人很多核心技术，当前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。

1.课程设计的任务及要求

1.1课程设计的任务

根据要求，设计出一套plc控制系统，并且控制机器人实现搬运工件的目的，画出端子分配图、顺序功能图，设计并调试PLC控制梯形图。

1.2课程设计的基本要求

有A、B两个3层储物架存放工件，每层储物架都有一个检测传感器，两

个储物架中间有搬运机器人，机器人可以实现上升、下降、正转180度、

反转180度、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。

机器人

可以把A储物架的某层工件取出，放到B储物架的某层，也可以把B储物

架的某层工件取出，放到A储物架的某层，例如A1--B3或者B2--A3，可

以通过一个选择开关选择方向，即A--B或者B--A，通过4位拨码开关选

择状态，即1--1、1--2、1--3、2--1、2--2、2--3、3--1、3--2、3--3，

根据方向选择和状态选择，决定机器人的动作过程。

选择好后，按启动按

钮，机器人开始工作。

自己设定机器人的初始位置。

2.设计思路

根据任务要求，我画出了题目示意图，并且确定了机器人有如下几个动作：

上升、下降、伸手、缩手、夹紧工件、松开工件、旋转、手臂微降、手臂微抬。

其中，我用货架各层检测传感器来控制机器人上升的位置，用工件位置传感器来控制机器人手臂伸出位置，用机器人手臂缩回传感器来检测手臂缩回，用机械手上压力传感器来控制夹紧或松开工件，用旋转限位开关控制机器人旋转。

图1示意图

3.程序设计

3.1PLC选型

选择PLC的机型，选择时主要包括机型、容量、I/O模块和电源的选择。

这个机器人搬运控制系统有15个输入，8个输出，因此选择CPU216比较好。

PLC主机：

选择S7-200系列PLC作为机器人搬运控制系统的主机，型号为

CPU216。

a.23个输入/8个输出共31个数字量I/O点。

b.13KB的程序和数据存储区空间。

c.6个100ms定时器，完全满足本设计需要。

3.2端子分配图

如图2所示，为机器人搬运控制系统的端子分配图

图2端子分配图

3.3顺序功能图

根据题目要求，画出顺序功能图如图3所示

图3顺序功能图

按下启动按钮，M1.0有效，输出Q0.0机器人上升，M0.2步为活动步输出Q0.2机器人微降，M0..4为活动步时输出Q0.3加紧工件，定时器开始定时1s，M0.5为活动步时输出Q0.4机器人微抬手臂，M0.6为活动步时输出Q0.5机器人缩手，M0.7为活动步时输出Q0.6机器人旋转，M1.0为活动步时输出Q0.1机器人伸手，M1.1动步时输出Q0.2机器人微降，M1.2为活动步时输出Q0.7机器人松开工件并且1S后转回。

3.4搬运控制系统梯形图

根据顺序功能图，画出该系统的梯形图如图4所示。

图4搬运系统控制梯形图

当输出Q0.0时，机器人上升，当输出为Q0.1时，机器人伸手，当输出为Q0.3时夹紧工件，1S后手臂微抬，输出Q0.5时机器人缩手，输出Q0.6时机器人旋转，输出Q0.7时机器人松开工件，1s后返回原位。

图5手动控制梯形图

按下I1.7机器人上升，按下I2.0机器人伸手，按下I2.4机器人缩手，按下I2.1机器人手臂微降，按下I2.3机器人手臂微抬，按下I2.2工件夹紧，按下I2.6工件松开，按下I2.5机器人旋转。

4.程序模拟调试说明

双击桌面V4.0STEP7MicroWINSP3图标进入编程界面，编写程序。

编写程序好了以后，对程序进行初步编译，提示没有错误和警告后将程序导出。

使用S7_200汉化仿真V2.0对导出程序进行仿真模拟。

按下启动按钮I0.0后断开，机器人上升，按下选择开关I0.4，I0.5或者I0.6后断开，机器人伸手，按下I1，2机器人微降，然后按下I1.3后，机器人夹紧工件并且1s后微抬，按下I0.4缩手，按下I1.4后旋转，按下I1.5后伸手，按下I1.6后微降，按下I1.3后松开工件并且1s后旋转。

5.结束语

本学期《机械传动控制基础》学习结束了，在老师的悉心教导下，学习这门课程收获了许多工程应用知识。

在课程的最后进行两周的课程设计，让我受益匪浅，特别是对PLC这个工业控制装置有了比较深入的理解并学会了一下PLC的基本应用和对一些简单PLC控制可以进行设计。

平时我们的学习都处于理论的学习状态，没有训练实际应用的自行设计能力。

通过这次的课程设计，也知道自己掌握的知识还是不够熟练和全面，在课程设计时遇到许多麻烦，期间查阅了许多参考书，也培养了自己查找资料的能力，加深了对知识的掌握。

同时谢谢任老师的悉心指导，帮我解决了许多课程设计中遇到的问题，使得课程设计得以顺利完成，在这里表示衷心感谢！

6.参考文献

[1]陈白宁，段智敏，刘文波.机电传动控制基础[M].沈阳：

东北大学出版

社，2008.

[2]陈白宁，任晓虹.机电传动控制实验指导书，沈阳理工大学机械工程学

院2007.

[3]郑凤翼，金沙.图解西门子S7-200系列PLC应用88例.电子工业出版社，

2009.

[4]王阿根.西门子S7-200PLC编程实例精解.电子工业出版社，2011.

[5]王阿根.PLC控制程序精编108例.电子工业出版社，2009.