光源机械上泡机械手的PLC控制

1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 plcplc技术及应用技术及应用 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目： 光源机械上泡机械手的光源机械上泡机械手的plcplc控制控制 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 自动化自动化075075 学学 号：号： 070302134070302134 学生姓名：学生姓名： 赵赵 阳阳 指导教师：指导教师： 起止时间：起止时间： 2010.12.22-12.312010.12.22-12.31 本科生课程设计（论文） 摘 要plc 控制的机械手在生产中起到了相当大的作用，在生产过程中由于引进了plc 控制的机械手使生产可

2、以实现自动化的批量生产，加快了生产过程，节约了生产时间，降低了生产成本。本设计主要利用 s7-200 系列 plc 实现机械手的基本动作的控制，论文对 plc 做了简单的介绍，分析了工作流程，然后按要求对机械手的程序进行了设计，设计出了功能图，并根据功能图设计了顺序控制指令切设计出了梯形图，最后在实验室中对程序进行了调试，并且调试成功。关键词：plc；机械手；功能图本科生课程设计（论文） 目 录第 1 章 绪论.11.1 plc 介绍 .11.2 机械手背景介绍 .1第 2 章 课程设计的方案.22.1 概述 .22.2 plc 对机械手的控制要求。 .22.3 信号分析 .2第 3 章 硬件

3、设计.43.1 cpu224 .43.2 接触器等低压电器选择.43.5 plc 外部接线 .5第 4 章 软件设计.64.1 建立 i/o 分配表 .64.2 程序流程图 .64.3 功能图设计 .8第 5 章 系统调试与分析.115.1 系统实际接线图.115.2 plc 及机械手工作过程图及分析 .11第 6 章 课程设计总结.13参考文献.14本科生课程设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 plc 介绍plc 中文全称为可编程逻辑控制器，定义是 ：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算 ,顺序控制，定时，计数与

4、算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程 .近 10年来，随着 plc 价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用 plc 进行控制，plc 在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内plc 在我国仍将保持高速增长势头。 通用 plc 应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但 plc 相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用plc 或定制 plc 取代嵌入式控制 。在可以预见的将来， plc 产业

5、一定会有一个美好的未来 。1.2 机械手背景介绍机械手是能模仿人手和 人臂的某些动作功能，以 按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等 。本科生课程设计（论文）2第 2 章 课程设计的方案2.1 概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计 plc 控制系统，并在实践的基本技能方面进行一次

6、系统的训练。能够较全面地巩固和应用“plc 应用技术”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型 plc 应用的基本方法，学会如何应用 plc 控制实现对机械手的控制达到工业生产中的各种控制需求。 应用场合: 工业生产中应用 plc 控制机械手的生产线。系统功能介绍: 在生产过程中由于对工作流程的要求机械手根据 plc 的控制达到从一处抓取物体放到制定地放的动作要求，在按下停止开关后，机械手必须完成一次循环动作才停止。2.2 plc 对机械手的控制要求图中为一个将工件由一处传送到另一处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有

7、的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为： 原位 下降 夹紧 上升 右移 左移 上升 放松 下降2.3 信号分析plc 对机械手的控制有启动，停止，上限位开关，下限位开关，左限位开关，右限位开关 。这些开关都是属于开关 量，开关信号都是数字信号可以输入到 plc。本科生课程设计（论文）3 plc 控制机械手动作还需要电磁阀，有 yv1，yv2，y

8、v3，yv4，yv5，hl等 6 个输出量，这 6 个输出量的输出信号也都是数字信号，可以由 plc 直接控制输出，无需添加模块。表 2.1 为各开关的电器符号及标注解释。表 2.1 电器符号及标注电器符号标注解释sb1系统有 sb1 按下 sb1 机械手向下运动sb2系统有 sb2 按下 sb2 全部停止运动sq1系统有 sq1 当机械手下降到下极限时，sq1 被压下sq2系统有 sq2 当机械手上升到上极限时，sq2 被压下sq3系统有 sq3 当机械手右移到右极限时，sq3 被压下sq4系统有 sq4 当机械手左移到左极限时，sq4 被压下yv1系统有 yv1 当电磁阀 yv1 通电时，

9、机械手向下移动；断电时，仍保持原状yv2系统有 yv2 当电磁阀 yv2 通电时，机械手夹紧；断电时，机械手松开yv3系统有 yv3 当电磁阀 yv3 通电时，机械手向上移动；断电时，仍保持原状yv4系统有 yv4 当电磁阀 yv4 通电时，机械手向右移动；断电时，仍保持原状yv5系统有 yv5 当电磁阀 yv5 通电时，机械手向左移动；断电时，仍保持原状hl系统有当 hl 通电时，表示机械手在原位本科生课程设计（论文）4第 3 章 硬件设计3.1 cpu224cpu 型号（224）s7-200 系列 plc 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。s7-200 系列的强大功能使

10、其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 s7-200 系列具有极高的性能价格比。 型号规格 s7-200 cn 订货号 ，cpu 224 cn dcdcdc 晶体管 14 输入10 输出。 图3.1 西门子cpu224的plc3.2 电磁阀它是一种根据运动部件的行程位置而切换电路工作状态的。电磁筏的动作原理与控制按钮相似，在机械手设备中，事先将电磁阀根据工艺要求安装可以实现控制的足够量的电磁阀，部件在运行中，装在其上撞块压下行程开关顶杆，使电磁阀的触点动作而实现电路的切换，达到控制运动部件行程位置的目的。 （使用个数 4）按钮是一种用于接断电路的工具。 （使用个数 2）本科

11、生课程设计（论文）53.5 plc 外部接线plc 的各个电磁阀的接线，以及各个开关的接线如图 3.2 所示。图3.2 plc外部接线图启动下限位上限位右限位左限位停止下移夹紧上移右移左移原位本科生课程设计（论文）6第 4 章 软件设计4.1 建立 i/o 分配表输入口分别有启动按钮 sb1，停止按钮 sb2，下限位 sq1，上限位 sq2，右限位 sq3，左限位 sq4 等 6 个输入口。plc 的输出口则分别有下移电磁阀yv1，夹紧/放松电磁阀 yv2，上移电磁阀 yv3，右移电磁阀 yv4，左移电磁阀yv5，原位电磁阀 hl 等 6 个输出口。plc 的输入输出分配如表 4.1 所示。表

12、 4.1 i/o 分配输入设备输出设备电器符号名称输入地址分配电器符号名称输出地址分配sb1启动按钮i0.0yv1下移电磁阀q0.0sb2停止按钮i0.5yv2夹紧/放松电磁阀q0.1sq1下限位i0.1yv3上移电磁阀q0.2sq2上限位i0.2yv4右移电磁阀q0.3sq3右限位i0.3yv5左移电磁阀q0.4sq4左限位i0.4hl原位电磁阀q0.5在输入口中 i0.1 到 i0.4 这 4 个输入口是机械手的限位控制，根据 plc 主机cpu 中的程序在机械手移到限位位置时控制机械手进行下一个动作。i0.0 和 i0.5分别是启动和停止开关，机械手根据该开关的动作执行开始或关闭。q0.

13、0 到q0.6 这 6 个输出口，是 plc 的输出口用来控制机械手，当机械手达到下限位时，下限开关就会动作，控制机械手上移，则 plc 的 q0.2 输出点就会输出，机械手的上移电磁阀 yv3 开启，4.2 程序流程图机械控制流程图如图 4.1 所示。开始执行程序，机械手由原位开始下移动作，当达到下移下限位时，下限位开关开启，机械手停止下移，执行夹紧，然后上移，机械手上移到上限位，上限位开关开启，机械手右移，右移到右限位，右限位开关开启，机械手下移，本科生课程设计（论文）7下移到下移位，下限开关开启，执行放松，机械手上移，上移到上限位，上限开关开启，如果按下停止，机械手执行完本次循环后归与原

14、位。如果不按，则机械手继续循环。是 否原位下限位夹紧上限位右限位下限位放松上限位停止开始本科生课程设计（论文）8图4.1 程序流程图4.3 功能图设计如图所示为机械手的功能图程序发6h4h1h5h3h3h1h2014325上升左旋下降右旋76上升抓紧下降图4.2 功能图本科生课程设计（论文）94.4 由功能图所设计的梯形图如图 4.3 所示为由功能图所设计的梯形图。本科生课程设计（论文）10本科生课程设计（论文）11本科生课程设计（论文）12图4.3 梯形图第 5 章 系统调试与分析5.1 系统实际接线图图5.1 实验室接线图5.2 plc 及机械手工作过程图及分析本科生课程设计（论文）13图

15、5.2 机械手处于原位状态图 5.2 所示的是没有给机械手启动信号时，机械处于原位的状态。由于机械手在停止状态时需完成一次循环动作后在按照plc 控制下回于原位状态所以，上限位和左限位是 plc 给机械手回原位状态所下的指令。图5.3 启动后机械手下移到下限位图 5.3 是在按下启动按钮后，机械手根据plc 所给的下移指令开始下移当达到下移下限位时，下限位灯亮起，机械手跟据plc 控制进行下一动作。图5.4 机械手夹紧后右移到右限位本科生课程设计（论文）14图 5.4 是机械手在夹紧物品后，右移到 右限位。在 plc 给出下移步控制指令后机械手可以执行下移动作。本科生课程设计（论文）15第 6

16、 章 课程设计总结本次课设完成的光源机械上泡机械手的 plc 控制，采用的是顺序功能图的程序编写方式，成功的完成了对机械手的控制要求。在该程序中，在按下启动按钮后，机械手从原位开始动作，下移到下限位时，下限位开关工作，机械手执行夹紧动作，夹紧动作执行后，机械手开始上移，上移到上限位时，上限位开关工作，机械手右移，右移到右限位时，右限位开关工作，机械手下移，下移到下限位时，下限位开关工作，机械手执行放松动作，放松动作执行后，机械手开始上移，如果有停止信号的输入则，机械完成本次循环后回到原位， ，停止信号可以随时输入。如果没有停止信号输入则继续循环对所设计内容、方法、通过本次的课程设计使我们学到了

17、很很多知识，不仅使我们对 plc 应用技术了解和理解更加加深了，而且也让我们学会了分析问题、解决问题的的方法，我了解了前机械手的工作原理，并进一步学习了控制系统的数学模型，系统的 plc 控制，如何编写梯形图程序等方面的知识。让我们学会了分析问题、解决问题的的方法巩固了所学的知识，学会了如何利用学校的资源。学会了团队合作的精神以及刻苦专研的精神，学会一些课本没有提及到的东西。加强了理论知识与实践统一的能力，加强了自己动手操作能力。同时，也让我接触了很多书本之外的知识，大大地丰富了我的见闻，拓展了我的视野。由于 plc应用技术适用于很多领域。应用于各行各业，在做本次设计的同时也让我接触、学习了许

18、多其他专业的领域知识，丰富了我的知识储备。特别是在梅丽凤老师的帮助下使我更加熟练的掌握了程序设计。本科生课程设计（论文）16参考文献1 范永胜,电器控制及 plc 盈盈技术,北京：清华大学出版社，2004：19-48，81-932 张晓明,plc 基础及应用,北京：航空航天大学出版社，1990：45-563 廖长永,plc 编程及应用,北京：高等教育出版社，2003：126-1354 周万真,plc 分析及设计应用,北京：冶金工业出版社, 1981：25-405 任涛等, 可编程控制器入门与应用实例,北京：电子工业出版社,1997：201-2206 张万忠,关于 plc 控制的机械手,北京：北京航空航天大学出版社,2000：40-60本科生课程设计（论文）17课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 本科生课程