示教机械手控制系统设计说明书+梯形图

课程设计（论文） 题目： 示教机械手 控 制 系 统 设 计 设 计名称： 机电传动控制 班 级学号： 学 生姓名： _ 指 导教师： 2012 年 12 月 24 日 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 沈阳理工大学 成 绩 评 定 表 学生姓名 班级学号 专 业 机械设计制造及自动化 课程设计题目 示教机械手 控制系统设计 评 语 组长签字： 成绩 日期 20 年 月 日 课程设计任务书 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及自动化 学生姓名 班级学号 课程设计题目 示教机械手控 制系统设计 实践教学要求与任务 : 1.设计内容： 1）完成课程设计指导书所要求的控制循环。 2）按停止按钮，完成当前循环后再停。 3）要求可以实现手动、回原点、单步、单周期、连续控制。 2.设计要求： 1）画出端子分配图和顺序功能图 2）设计并调试 PLC 控制梯形图 3）设计说明书 工作计划与进度安排 : 1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1 天 2） PLC 梯形图设计与调试 4 天 3）说明书撰写 1 天 4）答辩 1 天 指导教师 2012 年 11月 27 日 专业负责人： 2012 年 11月 27 日 学院教学副院长： 201 年 月 日 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 1 沈阳理工大学 目录 前言 . 2 1 课程设计的任务和要求 . 3 1.1 课程设计任务 . 3 1.2 基本要求 . 3 2 总体设计 . 4 2.1 PLC 选型 . 4 2.2 PLC 端子接线 . 5 3 PLC 程序设计 . 7 3.1 设计思想 . 7 3.2 顺序功能图 . 8 3.3 PLC 梯形图 . 9 4 程序调试说明 . 17 5 结束语 . 18 6 参考文献 . 18 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 2 沈阳理工大学 前言 在 20 世纪 60 70 年代，为了适应计算机、数字控制、机器人、大规模集成电路等高新技术的发展，美国通用汽车公司 (GM)为适应汽车型号的不断翻新，提出了 “结合计算机灵活、通用、功能完备以及继电控制简单、易懂、操作方便、为大家所熟悉” 优点，面向工业现场、面向控制过程、面向实际问题，即使是不熟悉计算机的人，经过简单训练也可直接编程的一种新型电子化的自动控制装置来代替传统继电 -接触控制的设想。 1969 年，美国数字设备公司 (DEC)率先研制出 PDP-14 可编程控制器，成功地用在 GM 公司的自动装配线上。 1987 年，国际电工委员会 (IEC)对它定义如下： 一种数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而 设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 在早期，主要用于替代继电 -接触的顺序控制，因此，又称为可编程逻辑控制器 (Programmable logic controller PLC)。 随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器 (Programmable Controller PC)。为区别于个人计算机 (Personal Computer PC)，故沿用 PLC 这个缩写。 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 3 沈阳理工大学 1 课程设计的任务和要求 1.1 课程设计任务 示教机械手控制系统设计 1.2 基本要求 1. 单循环为： 1) 从原点开始下降； 2)吸工件，延时 1 秒； 3）上升； 4）右转； 5）下降 6）放下工件，延时 1 秒； 7）上升； 8）左转，回原点。 2.要求有四种工作方式：手动，自动，单周期，连续。 3.连续时，循环 5 次结束，声光间断报警 5 秒。 图 1 示意图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 4 沈阳理工大学 2 总体设计 2.1 PLC 选型 PLC 主机：选择西门子 S7-200 系列 PLC 作为冲压机控制系统的控制主机 。 选择 CPU226 AC/DC。 1） 24 输入 /16 输出共 40 个数字量 I/O 点。 2） 可连接 7 个扩展模板单元，最大可扩展 248 个数字量 I/O 点或 35 路模拟量I/O。 3） 13KB 的程序和数据储存区空间。 4） 6 个独立的 30KHz 的高速计数器， 2 路独立的 20KHz 的高速脉冲输出。 5） 具有 PID 控制器。 6) 2 个 RS-485 通信 /编程口。 7） 具有多点接口 MPI 通信协议。 8） 具有点对点接口 PPI 通信协议。 9） 具有自由通信口。 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 5 沈阳理工大学 2.2 PLC 端子接线 I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 6I 2 . 7下 限 位上 限 位右 限 位左 限 位上 升左 行松 开下 降右 行夹 紧手 动回 原 点单 步单 周 期连 续启 动停 止C P U 2 2 6 A C 2 2 0 VP L C 上 电 与负 载 电 源Q SK MK MNL 1急 停启 动K M下 降夹 紧上 升右 行左 行Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 41 M2 MML +1 L2 L图 2 I/O 端子接线图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 6 沈阳理工大学 I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 6I 2 . 7下 限 位上 限 位右 限 位左 限 位上 升左 行松 开下 降右 行夹 紧手 动回 原 点单 步单 周 期连 续启 动停 止Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4下 降夹 紧上 升右 行左 行图 3 I/O 端子图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 7 沈阳理工大学 3 PLC 程序设计 3.1 设计思想 机械手的上升，下降，左行，右行，放开和夹紧，可用 5 个线圈来控制，机械手的上，下，左，右限位可用传感器或限位开关来控制，在主程序中， SM0.0的常开触点一直闭合，公用程序是无条件执行的，用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及处理不同工作方式之间的相互转换。在手动方式下， I2.0 为 ON，执行“手动程序”子程序。在手动程序中设置一些必要的连锁： 1 设置上升和下降之间，左行和右行之间的互锁，以防功能相反的两个输出同 时为 ON， 2 用限位开关 I0.1 I0.4 限制机械手的移动范围， 3 用上限位开关 I0.2 的常开触点与控制左行和右行的 Q0.2 和 Q0.3 的线圈串联，使机械手只有升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运动时与别的物体碰撞。在自动回原点方式下， I2.1 为 ON，执行“回原点”子程序。在其他三种工作方式下执行“自动” 子程序。程序的总体思想是启保停的编程方法。 图 4 电动机 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 8 沈阳理工大学 3.2 顺序功能图 图 5 顺序功能图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 9 沈阳理工大学 3.3 PLC 梯形图 主程序 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 10 沈阳理工大学 公用程序 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 11 沈阳理工大学 手动控制 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 12 沈阳理工大学 回原点程序 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 13 沈阳理工大学 自动控制 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 14 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 15 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 16 沈阳理工大学 图 6 梯形图 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 17 沈阳理工大学 4 程序调试说明 1,调试单步工作程序时 ， 按下单步控制开关 I2.2 并一直保持 ON 状态 ， 然后依次按下其他输入开关 ， 能实现“单步工作”控制要求。 2， 调试单周期工作程序时 ， 按下单周期控制开关 I2.3 并一直保持 ON 状态 ， 然后依次按下其 他输入开关，能实现 “单周期工作”控制要求。 3， 调试连续工作程序时 ， 按下单周期控制开关 I2.4 并一直保持 ON 状态 ， 然后依次按下其他输入开关 ， 能实现“连续工作”控制要求。 4， 调试回原点工作程序时 ， 按下单周期控制开关 I2.1 并一直保持 ON 状态 ， 然后依次按下其他输入开关 ， 能实现“回原点工作”控制要求。 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 18 沈阳理工大学 5 结束语 感谢学校和老师给了我这次实践的机会，通过这次设计实践，我学会了 PLC的基本编程方法，对 PLC 的工作原理和使用方法有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高我们的工程素养。在没有做实践设计以前，我们所掌握的都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们吧自己想出来的程序与到 PLC 中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果与要求不符。能够解决一个个在调试中出现的问题，我们对 PLC 的理解得到了加强，看到了实践与理论的差距。 再次还要感谢同学对我的帮助，没有他们就没有我这次的实践成果，每当我迷茫时，都是他们给了我建设性的意见，有如黑暗中的一丝光亮，雪中送炭；当然，帮助是相互的，当别人遇到问题时，我也做了我力所能及的事情，在相互的帮助中彼此成长，增进友谊，一起挑战学业的山峰。 最感谢我们的老师对我们的悉心指导，在整个课程设计的过程中，我懂得了很多东西，也培养了我独立工作的能力 ，树立了对自己工作能力的信心。相信会对今后的工作学习生活有非常大的帮助。而且大大提高了动手能力，让我充分的理解了这项实验。 6 参考文献 . 1陈白宁 ,段智敏 ,刘文波 . 机电传动控制 M. 沈阳 :北大学出版社 , 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 19 沈阳理工大学 20