PLC课程设计报告机械手搬运单元控制

信息与电气工程学院课程设计说明书（2014/2015学年第二学期）课程名称：可编程控制器课程设计题目：机械手搬运单元控制专业班级：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师：设计周数：两周设计成绩：2015年6月26日11、课程设计目的PLC原理及应用课程设计是自动化专业领域重要的实践环节之一主要以小型实用性PLC控制系统的软、硬件设计为主。1.1进一步熟悉掌握PLC控制过程和控制原理，了解机械臂控制的物理结构和工作方式，所需完成任务需要的算法。1.2逐一明确各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理，连接方法，信号种类，信号调理电路，引入PLC的引线以及PLC的编址。1.3明确从PLC到各执行机构的输出通道，包括各执行机构的种类和工作原理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址。1.4通过程序的编写，结合实验室现有的设备进行调试，能够演示过程。在完成可编程控制器为下位机的相关控制程序的基础上，用组态软件编程实验上位机的控制及其相关监控界面。2、课程设计正文2.1主要任务和技术要求2.1.1主要任务：当工件被送到机械手下方后，机械手将向下运动，然后锁紧夹爪，当工件被夹住后，机械手上升，到达上端后，手臂向右旋转180°。当到达右侧后夹爪向下并释放工件，然后上升，最后机械手臂向左摆动、复位，并发出信号，将控制权交给下一单元。2.1.2技术要求：①机械夹爪上下运动②机械夹爪锁紧后将有信号产生③机械手臂左右摆动（180°）④只有当机械手臂下降到低端时才能作开合动作⑤完成动作后，发出信号给下一单元2.2硬件设计2.2.1方案设计思路分析从工艺要求中可以看出控制方式为两种，分别完成自动方式（I0.3=0）和手动方式（I0.3=1）的运动，启动/停止按钮I0.0完成启动（I0.0=1）和停止（I0.0=0）功能，复位信号I0.1完成系统的复位，单步按钮I0.2用于控制手动方式的单步控制。机械手运动的位置状态开关共有4个，机械手在左位置开关I0.6，在右位置开关I0.7，在上位置开关I1.0，在下位置开关I1.1。机械手锁紧状态信号I1.2。共有9个输入信号。2输出信号有机械手右转驱动信号Q0.0，左转驱动信号Q0.1，下降驱动信号Q0.2，下降机械手夹紧驱动信号Q0.3（夹紧Q0.3=1，放松Q0.3=0）。共有4个输出信号。该系统需要输入9点，输出4点。可选择S7-200系列的CPU224即可满足要求，CPU224作为本控制系统的控制器。2.2.2单元电路设计32.2.3输入输出口信息模块号输入端子号输出端子号地址号信号名称CPU2241I0.0启动/停止，启动“1”有效，停止“0”有效2I0.1复位，“1”有效3I0.2单步，“1”有效4I0.3自动/手动，自动“0”有效，手动“1”有效5I0.6左位，“1”有效6I0.7右位，“1”有效7I1.0高位，“1”有效8I1.1低位，“1”有效9I1.2锁紧状态，“1”有效1Q0.0右转，“1”有效2Q0.1左转，“1”有效3Q0.2下降，“1”有效4Q0.3夹紧，“1”有效2.3软件设计2.3.1程序流程图程序启动→选择自动或是手动控制复位→左移至左上位置→下降至左下位置→抓取工件→上升至左上位置↑↓上升至右上位置←释放工件←下降至右下位置←右移至右上位置42.3.2内存变量分配表序号名称地址注释1启动/停止I0.0开关2复位I0.1按钮3单步I0.2按钮4自动/手动I0.3开关5在左I0.6限位开关6在右I0.7限位开关7在上I1.0限位开关8在下I1.1限位开关9锁紧状态I1.2传感器10右移Q0.0电磁阀11左移Q0.1电磁阀12下降Q0.2电磁阀13锁紧Q0.3电磁阀14下放到位定时器T37时基为100msTON定时器15锁紧定时器T38时基为100msTON定时器16释放定时器T39时基为100msTON定时器17电源开关状态M0.1Bool18自动手动开关状态M0.2Bool19复位开关状态M0.3Bool52.3.3程序设计6782.1.4系统调试①将机械手搬运单元控制的PLC程序按设计思路编辑好，并且编译无出错；②将设计好的PLC程序正确的下载到PLC中；③启动电源，将自动手动开关拨到自动位置，将程序运行一遍，观察机械手的运行是否与设计思路有误，再将自动手动开关拨到手动位置，按下单步开关，将程序一步一步的运行下去，观察机械手的运行是否出错；④如若没有出现任何错误，则代表着程序是正确的。93、课程设计总结随着现在科学技术发展的日新月异，PLC已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。目前，PLC在国内广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车和社会娱乐等各个行业。基本上已经取代了传统的继电器电路，进行各种工业过程控制、运动控制及数据处理。PLC既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线的控制。而且PLC的应用领域仍在扩展，PLC的应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活关连的机器、与环境关连的机器，而且均有急速的上升趋势。PLC从传统的应用于离散的制造业向应用到连续的流程工业扩展。因此作为21世纪的大学生来说掌握监控组态是十分重要的。在此次PLC课程设计中我们组做的是机械手搬运单元控制，通过此次PLC课程设计的学习与实践，令我们感慨很多。短短的时间里，付出了不少时间和精力，努力地查找资料。同时，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多书本上所没有学到的知识。通过这次课程设计，使我们懂得了理论与实践相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能提高自己的思维能力和实际运用能力。在设计的过程中常遇到各种各样的问题，可以说困难重重，第一次做此类设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识深深印证并重新巩固。最后我们这次课程设计终于顺利的完成了，虽然在设计中遇到了很多编程问题，而且最后还是在几位老师的辛勤指导下才让我们的程序成功运行，但是，在各位老师的身上我学到了很多实用的知识，在此我表示感谢！同时，对给过我帮助、解答我的疑惑的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！4、参考文献[1]天津大学编写组，工业机械手设计基础，天津科学技术出版社，1980[2]王承义，机械手及其应用，机械工业出版社，1981[3]朱龙根，机械系统设计，机械工业出版社，200410[4]机械工程手册编辑委员会，机械工程手册·补充本（二），机械工业出版社，1981[5]钟肇新、彭侃编，可编程控制器原理及应用·第二版，广州华南理大学出版社，2003.5[6]钟肇新、范建东主编，可编程控制器原理及应用.第三版，广州华南理大学出版社，2003.5[7]求是科技编著，PLC应用开发技术与工程实践，北京人民邮电出版社，2005.1[8]郝海青，串联关节式机械手的控制系统分析与设计，万方数据库硕博士论文，2002课程设计评语课程设计成绩指导教师（签字）年月日注：此表必须在同一页面。