基于PLC和WINCC的机械手监控系统设计

1、基于 PLC 和 WINCC 勺机械手监控系统设计摘要当今社会，科学技术飞速发展，人类活动给世界带来了巨大的改变。 在科技 进步的同时，以各种控制器控制的不同类型的机械手以其突出的性能越来越多的 被人们所应用。机械手在不同的作业场合，尤其是在特殊的环境背景下，为人类 活动的顺利快速进行带来了极大的方便和益处，尤为明显的是在工业及军事领域 内。工业中大量的生产活动， 存在着很多不便于人类操纵的环节，特别是在工作 环境较危险的情况下，如果使用具有远程控制功能的机械手， 则可以增加系统的 安全性，大大的节约损耗，提高效率。可见，在自动化、工业化进程中，在特殊 背景环境中使用机械手已成为一种必然的趋势

2、。在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及 PLC 的研究发展趋势，描述了机 械手控制系统的工作原理和动作实现过程。 研究了基于 PLC 的机械手模型控制系 统的设计，还研究了 WINC（在机械手控制系统中的应用。禾 I用组态软件 WINCC 设计了机械手模型控制系统监控界面，提供了较为直观、清晰、准确的机械手运 行状态，进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性， 充分提高了系统的工作 效率。关键词：机械手，PLC，WINCC精品文档目录第一章 绪 论. 11.1 课题背景 . 11.2 设计目的和意义 . 1第二章 系统方案论证 . 32.1 使用 PLC 控制. 32.2 使用微机控制 .

3、32.3 使用继电器控制 . 32.4 系统框图 . 3第三章 设计硬件 . 5IPLC 的 结构. 5IIPLC 的选型. 53.3 西门子 PLC 的选型 . 61.2 限位开关 . 71.3 机械手的分类及选型 . 81.4 I/0 分配表 . 101.5 PLC 外部接线图. 101.6 元器件清单 . 11第四章 软件设计. 132程序流程图 . 133控制要求 . 144程序设计 . 155流程图 . 156梯形图 . 17第五章 仿真软件应用 . 196.2 仿真软件的设置 . 196.3 程序的仿真 . 20第六章 系统的组态 . 23*WNCC 的介绍. 23*软件的通信与下

4、载 . 236.3 创建 WNCC 的项目 . 271建立 OPC#部变量. 272寻找通讯伙伴 . 286.4 在 WNCC 中建立机械手监控画面 . 29第七章 系统的调试 . 31硬件调试 . 31系统调试 . 32欢迎。下载精品文档结 论 . 33参考文献 . 34致 谢 . 35附 录 . 36II欢。迎下载精品文档第一章 绪 论1.1 课题背景随着计算机技术的飞速发展，PLC （即可编程逻辑编程器的简称）已经进入 日常生产、生活的各个方面，PLC 的应用在各行各业已成为必不可少的内容。PLC 作为通用的工业计算机， 其功能日益强大， 已经成为工业控制领域的主流控制设 备。 PLC

5、从诞生至今，仅有 30 年的历史，但是得到了异常迅猛的发展，并与 CAD/CA M 机器人技术一起被誉为当代工业自动化的三大支柱。在现代工业中生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业化的 进一步发展， 自动化已经成为现代企业中的重要支柱， 无人车间、 无人生产流水 线等等，已经随处可见。同时，现在生产中，存在着各种各样的生产环境，如高 温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不 利于人工进行操作。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术， 是 现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物， 并以现代机械制造生产系统 中的一个重要组成部分。 工业机械

6、手是提高生产过程自动化、 改善劳动条件、 提 高产品质量和生产效率的有效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪 声以及带有放射和污染的场合， 应用更为广泛。 在我国，近几年来也有较快发展， 并取得一定效果，受到机械工业和铁路部门的重视。设计目的和意义机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识。 其一，它能部 分代替人工操作；其二，它能按照生产工艺要求，遵循一定的程序、时间和位置 来完成工件的传送和装卸；其三，它能操作必要的机具进行焊接和装配。因此， 它能大大地改善工人的劳动条件， 显著地提高劳动生产率， 加快实现工业生产机 械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，并

7、投入了大量的物力 和财力加以研究和应用。尤其在高温、高压、 、粉尘、噪音以及带有放射性和污 染场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的成 果，受到各工业部门的重视。 本项目要求设计的机械手模型可以归为一类， 即通 用机械手。在现代生产企业中，自动化程度较高，大量应用机械手。通过本次设 计，可以增强对工业机械手的认识，同时并熟悉掌握PLC 技术、位置控制技术、1欢。迎下载精品文档气动技术等工业常用的技术。本次课题主要是应用西门子公司 S7-200 系列 PLC 为例，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等； 电气方面由交流电

8、机、操作台等部件组成。 我们利用可编程技术，结合相应的硬 件装置，控制机械手完成各种动作。欢。迎下载精品文档第二章 系统方案论证2.1 使用 PLC 控制机械手控制系统若采用 PLC 控制，体积小、重量轻、控制方式灵活、可靠性 高、操作简单、维修容易。由于 PLC 所具有的灵活性、模块化、易于扩展等特点， 可以根据现场要求实现机械手控制的不同工作要求。机械手控制采用 PLC 控制技术，可以大大提高该系统的自动化程度， 减少了大量的中间继电器、 时间继电器 和硬件接线，提高了控制系统的可靠性。使用微机控制微机控制，成本比 PLC 低,逻辑针对性高，所以要在对整个系统非常了解的 时候才会使用，智能

9、化比 PLC 高，专业应用的时候，实现的功能要比 PLC 多，具 有安全性可靠性最高的特点， 输入输出信号还可以实现一体化隔离， 通讯组态模 式最多。开发周期最长，一旦要有变化修改比较麻烦。使用继电器控制继电器，动作有寿命限制，一个元件故障可能造成整个系统崩溃，会将故障 扩大化，传统继电器触点接触不良容易出现故障，并且接线复杂抗干扰能力差， 难以实现模块化和智能化，性价比较低。所以这种控制方式已经逐渐被淘汰。综上所述：PLC 控制具有体积小、重量轻、控制方式灵活、可靠性高、操作 简单、维修容易等特点，所以本设计采用 PLC 来进行控制。系统框图本次设计的系统中，通过监控机械手不同的位置会产生不

10、同的值，经过限位 开关传感器将信号传送给 PLC，传送的信号通过 PLC 处理后将处理的信号传送给 执行器，执行器根据传送的数字量改变位置， 从而控制了机械手， 使机械手工作， 控制过程可以通过组态软件进行监控，系统框图见图 2-1 。欢。迎下载精品文档图2-1系统框图4欢迎下载精品文档第三章设计硬件3.1 PLC 的结构PLC 和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组 成的。PLC 的硬件系统由微处理器（CPU）、存储器（EPROM ROM、输入输出（I/O） 部件、电源部件、编程器、I/O 扩展单元和其他外围设备组成。各部分通过总线（电源总线、控制总线、地址总线、数据

11、总线）连接而成。其结构简图如下：图2-1 PLC硬件结构图3.2 PLC 的选型（1） 欧姆龙 PLC 是一种功能完善的紧凑型 PLC 能为业界领先的输送分散 控制等提供高附加值机器控制；它还具有通过各种高级内装板进行升级的能力，大程序容量和存储器单元，以 Win dows 环境下高效的软件开发能力。欧姆龙 PLC 也能用于包装系统，并支持 HACCP（寄生脉冲分析关键控制点）过程处理标准。（2） 三菱 FXPLC 是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当 FX 系列中 最高档次的超小程序装置，除输入出 1625 点的独立用途外，还可以适用于多 个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用

12、途，是一套可以满足多样化 广泛需要的 PLC（3） 德国西门子（SIEMEN）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相5欢迎下载存储器EPROM精品文档当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS 公司的 PLC 产品包括 LOGO S7-200（CN）, S7-1200, S7-300, S7-400,工业网络，HMI 人机界面，工业软件等。西门子 S7 系列 PLC 体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7 系列 PLC 产品可分为微型 PLC （如S7-200），小规模性能要求的 PL（如 S7-300）和中、高性能要求的 PLC 如

13、 S7-400）等。因为德国西门子公司公司生产的 PLC 在工业化领域有很高的占有率，绝大多 数厂商都使用的是西门子公司的 PLC，西门子公司的 PLC 配套设施齐全从 PLC 到 扩展模块以及本设计所需要的执行器，配套设施的兼容性好，有非常好的技术支 持，学习的资料较多，通讯效果非常好，抗干扰能力强，经过性价比以及上述的 原因，本次设计使用 PLC 为西门子公司所生产的 PLG3.3 西门子 PLC 的选型（1） SIMATIC S7-200S7-200 PLC 是超小型化的 PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、 监测及控制等。S7-200 PLC 的强大功能使其无论单机运行，或

14、连成网络都能实 现复杂的控制功能。S7-200PLC 可提供 4 个不同的基本型号与 8 种 CPU 可供选择 使用（2） SIMATIC S7-300S7-300 是模块化小型 PLC 系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的 模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与 S7-200 PLC 比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.60.1 卩 s）的指令运算速度；用浮点数运算比较 有效地实现了更为复杂的算术运算；（3） SIMATIC S7-400S7-400 PLC 是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。S7-400 PLC 采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可

15、以选用多种级别（功能逐步升级）的 CPU并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。 当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充 分满足需要。机械手控制属于小型控制系统不需要中大型控制器，所以从性价比上考虑，6欢迎下载精品文档德国西门子 S7-200 PLC 完全能够胜任。S7-200 是一种小型的可编程序控制器， 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。(4)PLC CPU 勺选型根据 S7-200 各 CPL 型号的性能见表 3-1。表3-1

16、CPU性能图CPU型号输入点输出点订货号CPU-221646ES7 211-0AA23-0XB0CPU-222866ES7 212-1AB23-0XB8CPU-22414106ES7 214-1AD23-0XB8CPU-22624166ES7 216-2AD23-0XB8根据机械手控制需求，从 I/O 点数和转换模块来看 CPU-224 能够满足本次设 计需求。CPU224 具体参数见附录。3.4 限位开关1、 接近开关传感器的概念 在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知” 能力的元件一一位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开 关通或断的目的，这就是接近开关。当有物体移向接

17、近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”， 开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近开关检出距离也不 同。2、 接近传感器的选型和检测对于不同的材质的检测体和不同的检测距离， 应选用不同类型的接近传感器，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选 型中应遵循以下原则：当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近传感器，该类型接 近传感器对铁镍、A3 钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其 检测灵敏度就低。当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近传感器。金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近传感器或超声波型接

18、近传感器7欢迎下载精品文档（4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉 的磁性接近式传感器或霍尔式接近传感器。从经济和性能来看，磁性接近式传感器完全能够达到对机械手的测量和信号 传送所以本次设计采用磁性接近式传感器。机械手的分类及选型工业机械手的种类很多， 关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准， 在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。1、按用途分 机械手可分为专用机械手和通用机械手两种 :（1） 专用机械手它是附属于主机的、 具有固定程序而无独立控制系统的机 械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低 等特点，适用于大批量的自动

19、化生产的自动换刀机械手， 如自动机床、 自动线的 上、下料机械手。（2）通用机械手它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多 样的机械手。格性能范围内，其动作程序是可变的， 通过调整可在不同场合使用， 驱动系统和控制系统是独立的。 通用机械手的工作范围大、 定位精度高、 通用性 强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。 通用机械手按其控制定 位的方式不同可分为简易型和伺服型两种 : 简易型以“开一关”式控制定位，只 能是点位控制 : 可以是点位的，也可以实现连续轨控制；同时还可分为伺服型和 一般型的机械手， 伺服型具有伺服系统定位控制系统， 一般的伺服型通用机械手 属于数控类

20、型。专用机械手具有动作少、 工作对象单一、 结构简单等缺点， 而通用机械手的 工作范围大、定位精度高、 通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动 化的生产。适合于本设计系统，所以采用通用机械手。2、按驱动方式分（1）液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主 要特点是 : 抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封 装置要求严格， 不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统， 可实现连续轨迹控制， 使机械手8欢。迎下载精品文档的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。（2

21、）气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是 : 介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本 低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且 气源压力较低，抓重一般在 30 公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结 构大， 所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。（3）机械传动机械手即由机械传动机构 （ 如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇 机构等 ）驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工 作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。动作 频率大，但结构较大，动作程序不可

22、变。（4 ）电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、 直线电机或功率步进电机 直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。 其中直线电机机械手的运动速度快和行程长， 维护和使用方便。 此类机械手目前 还不多，但有发展前途。综上所述，气压传动由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差， 冲击大，而且气源压力较低，不宜采用。机械传动动作频率大，但结构较大，动 作程序不可变， 不宜采用。 电力传动机械手需有特殊结构的感应电动机、 直线电 机等，也不宜采用。液压传动能抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、 动作灵敏，故采用液压传动。（ 三 ） 按控制方式分（1）点位控

23、制它的运动为空间点到点之间的移动， 只能控制运动过程中几个点的位置， 不能控制其运动轨迹。 若欲控制的点数多， 则必然增加电气控制系统 的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。（2）连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线， 其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范 围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。综上所述，连续轨迹类机械手一般采用小型计算机进行控制，故不宜采用， 点位控制它的运动为空间点到点之间的移动，符合本设计，所以采用点位控制。9欢。迎下载精品文档3.6 I/O 分配表输入/输出端子地址分配

24、表 3-2因为所需的 PLC 输入触点为 17 个，为了可以有富余的输入触点，所以总共 需要18 个输入触点，所需的输出触点为 6 个。根据以上所以选择的是 S7-200CPU22 理号的 PLC 机型和数字量扩展模块为 EM 223 CN DC/RELAY（2）I/O 分配表表3-2 I/O地址分配表输入信号输出信号操作功能地址操作功能地址启动按钮SB1I0.0下降电磁阀YV1Q0.0停止按钮SB2I0.1加紧电磁阀YV2Q0.1手动方式SA3-1I0.2上升电磁阀YV3Q0.2单步方式SA3-2I0.3右移电磁阀YV4Q0.3单周期方式SA5-1I0.4左移电磁阀YV5Q0.4连续周期方式

25、SA5-2I0.5放松电磁阀YV6Q0.5手动下降SB3I0.6放松指示灯HL0Q0.7手动加紧SB4I0.7下降指示灯HL1Q1.0手动上升SB5I1.0加紧指示灯HL2Q1.1手动右移SB6I1.1上升指示灯HL3Q2.0手动放松SB7I1.2右移指示灯HL4Q2.1手动左移SB8I1.3左移指示灯HL5Q2.2光电开关SP1I1.4下限开关SQ1I2.0上限开关SQ2I2.1右限开关SQ3I2.2左限开关SQ4I2.33.7 PLC 外部接线图S7-200 外部接线电路图 3-110欢迎下载精品文档1L2LIM2M24 V下降QD3M启动停止于动单步单周期连续手动下降手动夹紧手动上升手动

26、右移手动放松手动左移有/无王件检稱下眼上限右限左限$4S45-2SO-IXSQJ3.8 元器件清单所需元器件见表 3-3Jfl.O10.110.2附附S7-20010.711.012.2图3-1外部接线图夹紧上升百移左移放松放松放松放松下降夹紧上升左移Q03QDJQ0.5Q0.7Q1.0Q1.1Q2.D元件名称符号型号规格数量功能表3-3原件清单表11欢迎下载精品文档隔离开关QSHZ15-63/3011线路主电源控制熔断器FU1RL1-60/40（熔座60A/熔体40A）3主电路短路保护电磁阀YV1CJ40-16/03 380V1下降电磁阀YV2CJ40-16/03 380V1夹紧电磁阀YV3

27、CJ40-9/03 380V1上升电磁阀YV4CJ40-9/03 380V1右移电磁阀YV5CJ40-9/03 380V1左移电动机M1J02-51-45.5kW 1410r/min1上下电动机电动机M2J02-22-41.5kW 1410r/min1左右电动机电动机M3J02-22-00.125kW2790r/mi n1夹紧放松电动机可编控制器S7-200S7-CPU224 CNAC/DC/RLY1系统控制可编控制器数字 量扩展模块EM 223 CNDC/RELAY1系统控制低压断路器QF1DZ5-20/230-3A1PLC电源开关隔离变压器T1380/220V，功率500W1PLC供电电源

28、按钮SB1HBY5（红）1启动按钮SB2HBY5（绿）1停止按钮SB3HBY5（红）1手动下降按钮SB4HBY5（绿）1手动夹紧按钮SB5HBY5（绿）1手动上升按钮SB6HBY5（绿）1手动右移按钮SB7HBY5（绿）1手动放松按钮SB8HBY5（绿）1手动左移光电开关SP11有无工件检测组合开关SA3HZ1-10/3J 10A500V1手动/单步切换组合开关SA5HZ1-10/3J 10A500V1单周期/循环切 换行程开关SQ1LX1-11K1下限12欢迎下载精品文档行程开关SQ2LX3-11K1上限行程开关SQ3LX2-13L1右移第四章软件设计4.1 程序流程图系统流程图是整个设计的

29、重点，整个设计都是按着系统流程图来设计，本设计的系统流程图见图 4-113欢迎下载图4-1程序顺序流程图4.2 控制要求（1）完成把左工位的工件搬运到右工位；（2）机械手有两种控制方式：手动方式和自动方式；其中自动方式设有单步、单周期、连续三种工作方式。（3）手动方式： 用按钮对机械手的每步进行单独控制， 类似于点动操作 住右行按钮时，机械手右行，松开或碰到右限位开关时，右行停止于检修。（4）单步操作：每按一下启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。 用于系统的调试。精品文档动启动按动启动按宜动到最上宜动到最上下停止按丰下停止按丰;当按此方式用此方式机械手在初始检置机械手在初始检置杏杏机械手向

30、下运动机械手向下运动否否否否夹紧工件夹紧工件机械手向上运动机械手向上运动否否机械手向下运动机械手向下运动E 械手右行运转械手右行运转否否计时计时3S否否是是愆开工愆开工件件机械手向上运动机械手向上运动否否机械手左行运动机械手左行运动2114欢迎下载精品文档（5）单周期操作：机械手从原点开始，按下启动按钮，机械手自动完成一个周 期的动作后停止。 在工作中若按一下停止按钮， 则机械手动作停止。 重新启动时 需用手动操作方式将机械手移回到原点， 然后按一下启动按钮， 机械手又开始重 新单周期操作。（6）连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手将自动地、连续 地周期性循环。 在工作中若按下停

31、止按钮， 则机械手将继续完成一个周期的动作 后，回到原点自动停止。程序设计图 4-1 顺序功能图是 S7-200 系列 PLC 重要的编程语言，主要用于设计具有 明显阶段性工作顺序的系统。假如将一个控制过程分为若干工序（或阶段） ，在 顺序功能图的设计方法中可将这些工序称为状态， 则状态与状态之间由转换条件 分隔，相邻的状态具有不同的动作形式。在 PLC 中，每个状态用状态软元件一状 态继电器 S 表示。S7-200 PLC 的状态继电器编号从 S0.0S31.7。流程图该系统采用顺序控制法，在顺序功能图中 , 在实现转换时使前级步的活动结 束而使后续步的活动开始 ,步之间没有重叠。这是系统中

32、大量复杂的连锁关系在 步的转换中得以解决。如图 4-2 所示。15欢。迎下载精品文档图4-2程序顺序图16欢迎下载精品文档4.5 梯形图梯形图的设计本着简单、可靠的设计原则，将所学知识运用到设计任务 当中。启动信号，10.0 为启动按钮，实现最简单的起保停功能，如图 4-3 所示当确定了工作方式后，机械手便开始执行程序，下行抓紧工件，延时2S,延时时间到，机械手上行，如图 4-5 所示。17欢迎下载M2.1I I1100M2_103I, I1图4-3起保停电路M22MQ4II(:)MO3C叭叭1图4-5顺序执行机械手手动控制程序梯形图如图4-6所示。M0.0(町町10M2.0(R)斗）桶1加紧

33、图4-6手动程序详细梯形图及语句表见附录表精品文档上升左移放松18欢迎下载精品文档第五章仿真软件应用5.1 仿真软件的设置打开仿真软件，如图 5-1 输入密码 6596,进入仿真软件。和所有基于 Windows 的软件一样，仿真软件最上方是菜单，仿真软件的所有功能都有对应的菜单命令；图5-1打开仿真软件进入软件后在配置目录中选择正确的CPU 如图 5-2b 1沐臼羽- j p图5-2选择CPU土直直直j LJL11JLnJIT 1.0 da CFUDirrei4Bi CVV19欢迎下载SMB酊酊图5-3加载程序5.2 程序的仿真加载后的所写梯形图的语句表会出现在窗口之上，方便进行核对如图5-4

34、L-. r勺1 a-二叮-.H fijJT L4FLELt 3 L OH_“ ：I dA A Q3t g 该删 ym期孟苗囂ISMHZ 0 11rSMB 29 _|0 1j图5-4载入后窗口机械手控制器启动时对应的输出点见图6-5精品文档然后对程序进行加载，如图 5-3搖G i SF 里jC. M K&r w蘇就苗?Cwctlur花Ph er Him 312IIAii IIIiil001冋16jp.c2 Slcqu.fr dt ill*iMpDTtfiJ* d.4simtirsCaraz cnCPUMLcrwiii V3,-1 :CPU 214CPU 21420欢迎下载i- LnI.b

35、MU厂w- jJ- 101i图6-5仿真启动启动手动方式，手动上升如图 6-6图6-6手动上升精品文档ITW卯阴ngJf*r ijrj4*n 0卜-屯绅畅盟 W 萌十由此可见，手动程序能够执行，接下来仿真以单周期方式工作，按下启动按钮，选择单周期运行方式，按下 10.4，则开始运行，如图 6-7 所示。21欢迎下载图6-7单周期仿真运行仿真是判断程序是否正确的一个关键，我们运行了手动及单周期的工作方精品文档tS flto* 1 11 11 11 11_ _ _t JL ft M A ft J卜口河曲TU-FUC Vw出理ST 20DSJEMENSSMA1ICr-m式，PLC 仿真所对应的输出点

36、都亮了，所以 PLC 仿真成功。也可以看出所写梯形 图没有错误。22欢迎下载精品文档第六章系统的组态6.1 WinCC 的介绍西门子公司的 WinCC 是 WindowsControlConter（视窗控制中心）的简称。 它集成了 SCADA 组态、脚本（Script）语言和 OPC 等先进技术，具有丰富的设置项 目、可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全。用户在其友好的界面下进 行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警 画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、 形象直观的操作环境，不仅缩短了软件设计周期，而且提高了工作效率。W

37、inCC的另一个特点在于其整体开放性，它可以方便地与各种软件和用户程序组合在一 起,建立友好的人机界面，满足实际需要。用户也可将 WinCC 乍为系统扩展的基 础，通过开放式接口，开发其自身需要的应用系统。6.2 软件的通信与下载第一步：将 S7-200 的 PLC 用数据线连接然后然后设置 PG/PC 的通讯口，女口6-1 图所示图6-1设置PG/PC通讯口第二步：选择属性，在选择本地连接，然后将本地连接中连接到选择口选择tJ STEP T-Ei rrEo/TTH - 唳冃 NSTVATTC I.ABJ匚阿伏耳文惮 d）谊也 IQ 直暑 MXCEJ 週.乂皿 工 Kg STL-I （J）*5

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41、电FrajeqtI姦JE却-|绻牡| MdgfflaTT-t.iv图6-7建立项目26欢迎下载精品文档6.3 创建 WinCC 的项目点击新建项目，弹出新建项目的窗口，填写创建项目的名字与其他参数见图 7-8 所示。DUcanusa thisd.3 al o g L oxcre .TAttrn*! t*sIin0C 匚 Danijrd ca-tionDTL TT(E)義|團|解NaeC cwipul erStruicture tag Gr-I.n 机应丰住行Si-Bwr Tag二i机h?F右钉更给FT邮3/12/SMJ 1Q 33.3/ffiLl IdS.3/12./S31J io：ie.i/

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44、上行，如图 6-12图6-12抓紧并上行然后，机械手右行，如图 6-13图6-13机械手右行30欢迎下载精品文档最后，机械手下行并释放工件，系统完成动作并返回，如图6-14图6-14释放工件从 WinCC 勺监控画面可以看出，实现了基于 PLC 和 WinCC 勺机械手监控与控 制。通过 WinCC 对机械手进行监控使控制变得更加方便， 通过触摸屏就可以对动 作进行监控，减少了人力节约了资源。第七章系统的调试7.1 硬件调试(1)硬件检测调试31欢迎下载精品文档从硬件方面检查系统的各个方面，保证系统的硬件接线正确（2）机械手控制程序的调试程序的模拟调试将设计好的程序写入 PLC 后，首先逐条仔

45、细检查，并改正写入出现错误。用 户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模 拟，各输出量的通/断状态用 PLC 上有关的法官二极管来显示，一般不用接 PLC 实际的负载。 可以根据功能表， 在适合的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信 号，如限位开关触点的接通和断开。对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是 检查程序的运行是否符合功能表图的规定， 即在某一转换条件是现实时， 是否发 生的活动状态的正确变化， 即该转换所有的前级初步是否变为不活动步，所有的 后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。 在程序调 试过程中出现了一系列的问题，但最终都一一解决

46、了。在使用STL 指令编程时，刚开始由于对 STL 指令掌握的不是很好，所以犯了不少错误，加上机械手模型装 置本身存在的一些问题， 所以在调试程序时， 机械手动作不符合控制要求。 经过 不断查阅资料，研究、改进，最终程序调试成功。机械手运行良好，动作正确、 符合控制要求。7.2 系统调试（1） 机械手位于初始位置（压合 SQ2 SQ4）时，按下启动按钮 SB,下降电磁阀 YV1 得电，机械手下降直至压合 SQ1 为止。（2） 夹紧电磁阀 YV2 得电，同时启动定时器，2s 后工件夹紧。（3） 上升电磁阀 YV3 得电，机械手抓起工件上升，直至压合 SQ2 为止。（4） 机械手右移电磁阀 YV4

47、 得电，机械手右移直至压合 SQ3（5） 对工作台进行检查，确认上面无工件才允许机械手下降，采用光电开关进 行无工件检测。（6） YV1 得电，机械手下降直至压合 SQ1。（7） 夹紧电磁阀 YV2 失电，放工件到 B 台，2s 后认定已放松。（8） YV3 得电，机械手上升，直至压合 SQ2（9） 机械手向左电磁阀 YV5 得电，机械手左移，直至压合 SQ4 机械手回到原 点，完成一个循环。32欢。迎下载精品文档结论在本次课题设计中，机械手模型控制系统采用 PLC 进行控制，大大提高了该系统的自动化程度， 减少了大量的中间继电器、 时间继电器和硬件接线， 提高了33欢。迎下载精品文档控制系统

48、的可靠性。同时，使用 PLC 进行控制可方便更改生产流程，增强控制功 能。通过本次设计，可以根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数， 实现机械手控制系统的不同工作需求， 机械手控制系统具有了很大的灵活性和可 操作性。利用组态软件 WINCC 寸机械手控制系统进行监控，可以以最少的人员配置来 加强对机械手的管理，提供较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，进而为维 修和故障诊断提供多方面的可能性，充分提高系统的工作效率。WINC（是 一种比较新颖的软件，将 WINCC 应用于机械手的自动控制对我来说是一次新的体验。本文中介绍的机械手模型控制系统寸于教学有很好的辅助作用。机械手控制 技术是一

49、项综合型的技术，机械手控制系统又是一个复杂的随机系统，本次设计 的机械手模型控制系统与真正的机械手控制系统之间还有很大的差距。 由于对组 态软件 WINC（掌握的不熟练，软件的一些功能没有能应用到监控系统中。另外， 本文中的机械手模型控制系统比较简单，还需要不断改进和加强。参考文献赵金荣,叶真编. 可编程序控制器原理及应用 ,上海应用技术学院 ,2003董儒胥主编 . 电工电子选训教程，上海交通大学出版社，2006王兆义主编 . 可编程序控制器教程 ，机械工业出版社， 2003钟肇新， 彭侃编 . 华南理工大学出版社， 200134欢。迎下载精品文档王永华主编 . 现代电气及可编程技术，北京航

50、空航天大学出版社汤以范主编 . 电气与可编程序控制器技术，机械工业出版社， 2004苗常初编 . PLC 编程及应用，机械工业出版社， 2003廖常初. PLC 编程及应用机械工业出版社 ，1999贺哲荣 石帅军.流行 PLC 实用程序及设计（西门子 S7-200 系列），西安科技 大学出版社，2006袁秀英 石梅香主编 . 计算机监控系统的设计与调试组态控制技术（第六 版） , 电子工业出版社， 2010北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.Win CC用户张伟林主编.电气控制与 PLC 应用，人民邮电出版社，2007朱绍祥.可编程序控制器（PC）原理与应用，上海交大出版社,2004致谢光阴似箭，日月如梭，时间过得很快，大学时光即将结束，转眼间就要 毕业了。大学最后一个学期有一个任务就是