机械手控制系统设计(完整版).doc

机械手控制系统设计摘要在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。本次设计根据课题的控制要求,确定了搬运机械手的控制方案,设计控制系统的电气原理图，对控制系统进行硬件和软件选型,完成PLC（可编程控制器）用户程序的设计。设计中使用了德国西门子公司生产的S7-200系列的CPU226。该系列PLC具有功能强大，编程方便，故障率低，性价比高等多种优点。机械手的开关量信号直接输入PLC，使用CPU226来完成全部的控制功能，包括：手动/自动控制切换，循环次数设定，状态指示，手动完全操控等功能。机械手完成下降、伸出、加紧工件、上升、右旋、再下降、放松工件、缩回、放松、左旋十个动作。通过模拟调试，有序的控制物料从生产流水线上安全搬离，提高搬运工作的准确性、安全性，实现一套完整的柔性生产线，使制造过程变的更有效率。通过本次毕业设计，对PLC控制系统的设计建立基本的思想：能提出自己的应用心得；可巩固、深化前续所学的大部分基础理论和专业知识，进一步培养和训练分析问题和解决问题的能力，进一步提高自己的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力，从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。关键词：机械手；PLC（可编程控制器）；CPU；梯形图IITheDesignofManipulatorControlSystemABSTRACTInindustrialmanufacturingandotherfields,duetothedemandofwork,manyworkersarecompelledtoexposeinharmfulcircumstancelikehightemperature,corrosion,toxicgasesharmandsoon,thatincreasedlaborintensity,evenimperialtheirlives.However,sincethemanipulatorcameout,manyknottyproblemsaresmoothlysolved.Thedesignrequirementsunderthecontrolofthesubjecttodeterminethehandlingrobotcontrolprogram,designedcontrolsystemelectricalschematicdiagram,thecontrolsystemhardwareandsoftwareselection,completethedesignoftheuserprograminthePLC(programmablecontroller).DesignusedintheGermancompanySiemensS7-200seriesCPU226.TheseriesPLCwithpowerful,easyprogrammingandlowfailurerate,andcostadvantages.RobotswitchsignalinputtothePLC,theCPU226tocompleteallthecontrolfunctions,including:manual/automaticcontrolswitch,setthenumberofcycles,statusindicator,manualcompletecontrolandotherfunctions.theproductionlineonthesafemoveout,sothatthemanufacturingprocessbecomesmoreefficient.Thegraduationproject,thedesignofPLCcontrolsystemtoestablishthebasicidea:tomaketheirownapplicationexperience;canstrengthenanddeepenthemostoftheformercontinuedthebasictheoryandprofessionalknowledge,furthertrainingandtrainingtoanalyzeandsolveproblemstheabilitytofurtherimprovetheirdesign,drafting,inspectionmanuals,applicationsoftware,aswellastheactualabilitytooperate,andultimatelyrelatedjobsandjobbaseinkeyskillsandbasicskillstraining.KeyWords:Manipulator;PLC;CPU;Ladder-diagram目录第1章绪论...........................................................11.1机械手的背景与现实意义.........................................11.2国内外机械手研究概况...........................................11.3机械手控制存在的问题及最新发展.................................31.3.1利用单片机实现对机械手的控制.............................31.3.2利用传统继电器实现对机械手的控制.........................31.3.3PLC实现对机械手的控制....................................31.4本文主要工作...................................................5第2章机械手控制系统工艺流程与总体方案设计...........................62.1机械手控制系统的流程设计.......................................62.2机械手的工艺过程...............................................62.3机械手总体控制方案的设计思路...................................7第3章机械手硬件系统设计.............................................93.1电气原理设计...................................................93.1.1机械手电源电路设计.......................................93.1.2机械手控制电路...........................................93.1.3工作状态指示灯电路.......................................113.1.4LED段码指示电路.........................................113.2PLC的选型及参数..............................................123.3电器元器件的选型..............................................133.3.1接触器..................................................133.3.2行程开关................................................143.3.3熔断器..................................................143.3.4低压断路器..............................................143.3.5控制按钮................................................143.3.6直流减速电机............................................14第4章机械手软件系统设计............................................15IV4.1设计任务和控制要求............................................154.2高级指令说明..................................................154.2.1定时器指令..............................................154.2.2顺控继电器(SCR)指令.....................................174.2.3传送指令................................................174.2.4计数器指令..............................................184.2.5标准转换指令............................................204.2.6段码指令................................................204.3PLC的I/O接口功能设计与分配..................................204.3.1PCL的I/O接口功能设计...................................204.3.2I/O接线图...............................................234.4设计系统工作流程..............................................24第5章机械手控制系统调试............................................255.1西门子S7-200系列PLC编程软件.................................255.2程序说明......................................................265.3故障及其解决方案..............................................31第6章总结..........................................................33参考文献.............................................................34谢辞.................................................................35附录程序清单........................................................361绪论1.1机械手的背景与现实意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。近年来随着工业自动化的发展，机械手逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段，国内外都十分重视它的应用和发展。机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;