可编程控制器课程设计 机械手控制Word文档格式.docx

1、1 电气工艺分析1.1 工艺过程 图1所示为一简单物料搬运机械手的工艺流程图。该机械手是一个水平/垂直位移的机械设备，其操作是将工件从A工作台搬运到B工作台，由光耦合器VLC来检测工作台上有没有工件。机械手通常位于原点，它的动作全部由汽缸驱动，而汽缸则由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀，放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。图1 搬运机械手工艺流程图工艺过程为：光耦合器VLC检测到A工作台有工件，机械手开始有原点下降，下降到底时，碰到下限位开关后，停止下降并接通夹紧电磁阀夹紧工件。为保证工件可靠夹紧，在该位置等待2s。夹紧后，上升电磁阀通电

2、开始上升，上升到顶碰到上限位开关，停止上升，改向右移动，碰到右限位开关后，停止右移，改为下降至碰到下限位开关，下降电磁阀断电，停止下降，同时夹紧电磁阀断电，机械手将工件松开，放在B工作台上，为确保可靠松开，在该位置停留2s，然后上升，碰到上限位开关后改为左移，到原点时碰到左限位开关，左移电磁阀断电，停止左移。至此，机械手搬运一个工件的全过程结束。1.2 控制要求 机械手整个搬运过程要求都能自动控制。在启动过程中能切换到手动控制及自动控制或半自动控制（又称单周期控制），以便对设备进行调整和检修。图2是机械手控制系统的逻辑流程图。机械手搬运工件的一个周期可分为以下八个部分。系统启动之前，机械手处于

3、原始位置，条件是机械手在高位、左位。 （1）机械手下降 当光耦合器VLC检测到工作台A上有工件，机械手开始下降。下降到低位时，碰到下限位开关，机械手停止下降。 （2）夹紧工件 机械手在最低位开始夹紧工件，延时2s抓住、抓紧。 （3）机械手上升 机械手上升到高位时，碰到上限位开关，停止上升 （4）机械手右移 机械手右移到位时，碰到右限位开关，停止右移。 （5）机械手下降 当机械手下降到B时，碰到下限位开关，机械手停止下降。 （6）放开工件 机械手在最低位开始放松工件，延时2s。 （7）机械手上升 机械手上升到高位时，碰到上限位开关，停止上升。 （8）机械手左移 机械手在高位开始左移，碰到左限位开

4、关，停止左移。机械手工作的一个周期完成，等待工件在工作台A上出现再转到第一步，开始下一个工作循环。2 .硬件配置在控制方式选择上需要3个启动按钮，分别完成自动方式、单动方式和手动方式的启动，还需要一个按钮用来处理任何情况下的停止运行。机械手运动的限位开关有4个：高限位开关、低限位开关、左限位开关和右限位开关。手动输入信号共由5个按钮组成：下降按钮、上升按钮、夹紧按钮、左移按扭和右移按钮。工作台A上有工件检测光耦合器VLC的输入信号，共有14个数字量输入信号。输出信号有机械手下降驱动信号、上升驱动信号、右移驱动信号、左移驱动信号和机械手夹紧信号，共有5个数字量输出信号。系统需要数字量输入14点，

5、数字量输出5点，不需要模拟量模块。选择S7-300系列的CPU313，加上数字量输入模块SM321及输出模块SM322就可以满足要求，而且还有一定的裕量。3 .I/O地址分配3.1 基本地址分配表将14个输入信号、5个输出信号按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O端一一对应，编排好地址。列出外部I/O信号与PLC I/O端地址编号对照表。表1 I/O地址分配表数字量输入模块SM321 地址号说明数字量输出模块SM322自动启动I0.0按钮下降Q4.0电磁阀单动启动I0.1上升Q4.1手动启动I0.2左移Q4.2停止I0.3右移Q4.3高位I0.4限位开关夹紧Q4.4低位I0.5左位I0.6右

6、位I0.7手动下降I1.0手动上升I1.1手动夹紧I1.2手动左移I1.3手动右移I1.4A台有工作I1.5电耦合器3.2 其他地址分配（1）夹紧定时器T1，定时2s；（2）放松定时器T2，定时2s；（3）自动方式标志M0.0；（4）单动方式标志M0.1；（5）手动方式标志M0.2； （6）结束标志M0.5。3.3 外部接线 S7-300 CPU +24 V 图2 PLC外部接线图4 .系统流程图图3 系统流程图 5 .机械手梯形图程序设计5.1逻辑功能块网络1：启动机械手下降 I0.4 I0.6 I1.5 Q4.1 M1.1 Q4.0 （ p ） （ s ）网络2：机械手下降到位，停止下降并

7、启动夹紧控制网络3：机械手夹紧并启动夹紧定时器，定时2s网络4：定时时间到，并且机械手没有下降时，启动上升网络5：机械手上升到位，停止上升并启动右移控制网络6：机械手右移到位，停止右移并启动下降控制网络7：机械手下降到位，停止下降并启动松开控制网络8：机械手松开并启动松开定时器，定时2s网络9：定时时间到，并且机械手没有下降时启动上升控制 T2 I0.7 I0.5 Q4.0 M1.3 Q4.1 （ P ） （ S ）网络10：机械手上升到位，停止上升并启动左移控制网络11：机械手左移到位停止，M0.1=0，以阻止单动手动夹紧，采用置位和复位方式使夹紧后不允许松开手动放松5.2组织块组织块OB1

8、用于设定机械手启动方式，主要负责功能块或子程序的调用是自动运行还是单动运行，以及系统的循环扫描、故障诊断和输出刷新。自动方式启动M0.0=1，有自锁M0.1=1，单动有效单动方式启动M0.1=1，有自锁自动方式或单动方式均调用子程序FC1手动方式启动M0.2=1，有自锁手动方式调用子程FC2停止处理错误操作处理6 .指令设计6.1逻辑功能块启动机械手下降 A I 0.4 A I 0.6 A I 1.5 AN Q 4.1 FP M 1.1 S Q 4.0 A Q 4.0 A I 0.5 FP M 1.2 R Q 4.0 S Q 4.4 A Q 4.4 L S5T#2S SD T 1 A T 1

9、AN Q 4.0 P M 1.3 S Q 4.1 A Q 4.1 = L 0.0 A L 0.0 BLD 102 R Q 4.1 A L; 0.0 AN Q 4.3 FP M 1.4 S Q 4.2 A Q 4.2 A I 0.7 R Q 4.2 AN Q 4.4 L S5T#2s SD T 2 A T 2 FP M 1.3 AN Q 4.2 FP M 1.5 S Q 4.3 A Q 4.3 FP M 1.0 R M 0.1 R Q 4.3 A I 1.0 A I 1.2 A I 1.1 AN I 0.4 = Q 4.1 AN I 0.7 AN I 0.5 = Q 4.2 AN I 1.2 A

10、 M 1.2 FP Q 4.4 S I 0.5 A I 1.3 AN I 0.6 = Q 4.36.2组织块其语句表程序如下： A（ A I 0.0 AN M 0.1 O M 0.0 ） AN I 0.3 S M 0.0 A I 0.1 AN M 0.0 S M 0.1 O A M 0.1 A M 0.3 A M 0.0 A M 0.2 A M 0.5 CC FC 1 O I 0.2 O M 0.2 A I 0.3 S M 0.2 AN M 0.5 CC FC 2 S M 0.5 AN I 0.1 A I 0.27. 软件仿真 8 .心得体会在本次设计过程中，使我受益匪浅，使我从其中学到了很多

11、的东西。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。通过这次的课程设计，使自己的编程能力有了进一步提高，同时也包括STEP-7软件的运用能力，作为一名即将到现场工作的的学生，软件的运用能力和编程能力是必需掌握的技术，此次设计为我们提供了一个平台，有助于我们更进一步的了解现场，为日后走上工作岗位夯实了基础。这次设计，提高了我的动手和动脑能力，更让我们体会到了理论与实践相结合的重要性，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。9.参考文献1 贾石峰编着.现代电气控制及PLC应用.兰州:兰州大学出版社，20062 张万忠编着.现代电气控制及PLC控制技术.北京:人民邮电出版社，19993 张浩风编着.PLC梯形图设计方法与应用实例.北京:机械工业出版社，20084 可编程序控制器应用技术（第四版）? 廖常初? 重庆大学出版社5 可编程序控制器原理及应用技巧? 何衍庆? 戴自详? 化学工业出版社