机械手自动搬运线PLC控制系统课程设计报告

1、-. z电气控制与PLC课程设计报告题目：机械手自动搬运线PLC控制系统*：*：专业班级：机械电子工程指导教师：-. z摘要本课程设计以机械手为设计对象，根据设计要求，详细分析了机械手的工作原理和控制需求，选择采用西门子S7-300系列PLC进展了控制系统设计。首先，根据机械手自动搬运系统的运行机制，针对机械手自动搬运的工作要求，对系统工作过程进展了描述，完成了机械手自动搬运加工控制系统的方案设计。其次，根据控制任务，进展了PLC控制电路设计，对PLC的IO地址进展了分配，并对PLC控制程序进展了功能划分，实现了工作流程模块化设计。然后，根据机械手自动搬运加工工作原理，设计其系统的PLC控制流

2、程图，并以STEP7为PLC软件设计平台，完成机械手自动搬运系统的自动控制、点动控制、停顿运行等功能的PLC梯形图的设计，实现了机械手搬运过程的自动控制。最后，通过采用STEP7平台中的S7-PLCSIM仿真功能，对自动控制、点动控制、停顿运行等工作过程进展PLC梯形图的仿真验证，结果说明完成了主要功能设计，到达了机械手自动搬运的设计要求，实现了机械手自动搬运加工的功能。在设计过程中，小组共同讨论、确定总体方案，本人主要负责梯形图程序局部，进展了梯形图的设计及仿真调试，完本钱课程设计。关键词：机械手 PLC 梯形图仿真目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc502

3、322182摘要 PAGEREF _Toc502322182 h IHYPERLINK l _Toc502322183目录 PAGEREF _Toc502322183 h IIHYPERLINK l _Toc5023221841、引言 PAGEREF _Toc502322184 h 2HYPERLINK l _Toc5023221852、总体设计方案 PAGEREF _Toc502322185 h 2HYPERLINK l _Toc5023221862.1、机械手自动搬运系统组成 PAGEREF _Toc502322186 h 2HYPERLINK l _Toc502322187机械手自动搬运

4、系统的工作原理 PAGEREF _Toc502322187 h 2HYPERLINK l _Toc5023221882.2、机械手自动搬运示意图 PAGEREF _Toc502322188 h 2HYPERLINK l _Toc5023221892.3、机械手自动搬运系统工作过程 PAGEREF _Toc502322189 h 2HYPERLINK l _Toc5023221902.4、控制方案设计 PAGEREF _Toc502322190 h 2HYPERLINK l _Toc5023221913、机械手自动搬运线PLC控制电路设计 PAGEREF _Toc502322191 h 2HYP

5、ERLINK l _Toc5023221923.1、主电路图 PAGEREF _Toc502322192 h 2HYPERLINK l _Toc5023221933.2、PLC外部接线图 PAGEREF _Toc502322193 h 2HYPERLINK l _Toc5023221944、机械手自动搬运线PLC梯形图软件设计 PAGEREF _Toc502322194 h 2HYPERLINK l _Toc5023221954.1、PLC系统工作流程图 PAGEREF _Toc502322195 h 2HYPERLINK l _Toc5023221964.2、OB1程序 PAGEREF _T

6、oc502322196 h 2HYPERLINK l _Toc5023221974.3、FC1功能程序： PAGEREF _Toc502322197 h 2HYPERLINK l _Toc5023221984.4、FC2程序 PAGEREF _Toc502322198 h 2HYPERLINK l _Toc5023221995、机械手自动搬运线PLC控制系统仿真测试 PAGEREF _Toc502322199 h 2HYPERLINK l _Toc5023222006、设计小结 PAGEREF _Toc502322200 h 2HYPERLINK l _Toc5023222016.1、设计总结

7、 PAGEREF _Toc502322201 h 2HYPERLINK l _Toc5023222026.2、系统调试中的问题及解决的措施 PAGEREF _Toc502322202 h 2HYPERLINK l _Toc502322203参考文献 PAGEREF _Toc502322203 h 2-. z1、引言随着机械化工业的快速开展，机械手的应用已经成为一种工业化趋势，同时，社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快,人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛开展和现代控制理论的不断完善,使机械手技术快速开展,其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组

8、件价格低廉、维修方便和系统平安可靠等特点,已渗透到工业领域的各部门,在工业开展中占有重要地位。我国科学家对机器人的定义是:机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。机器人技术是建立在机械,微电子、控制、人工智能技术等根底上的一门机电一体化的高新技术。机器人诞生于二十世纪50年代,目前已经开展到第三代智能机器人。纵观机器人开展的历史和高新技术的开展趋势,机器人已经成为现代化工业开展中不可缺少的必备工具。因此各工业兴旺国家非常重视机器人技术,一个世界围的机器人研制热潮正方兴未艾。机械手是

9、机械化、自动化生产过程中开展起来的一种新型装置。它能模仿人的手和臂的*些动作功能,用以按照固定程序抓取、搬运物件或者操作工具的自动操作装置。在现代化生产过程中,机械手被广泛的运用于自动生产线中,机械手的研制和生产已成为高技术领域迅速开展起来的一门新的技术,它更加促进了机械手的开展,使得机械手能够更好地实现以机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样子灵活,但它能不断重复工作和劳动,不知疲劳、不怕危险、抓取重物的力量比人手力大的特点,因此,机械手也受到了许多部门的重视,并越来越广泛地得到应用。机械手技术涉及到力学、机械学、电气自动控制技术、传感器技术和许多计算机技术等科学领域,是一门

10、跨学科综合技术。在本课程设计中，机械手要完成自动搬运加工的过程，通过PLC的设计控制系统，使机械手能够自动完成一系列动作，能够在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更便捷、快速。在机械手自动搬运线PLC控制系统课程设计过程中，经过小组共同讨论、确定总体方案，本人主要负责梯形图程序局部，进展了梯形图的设计及仿真调试。2、总体设计方案2.1、机械手自动搬运系统组成机械手自动搬运系统的工作原理机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大局部组成。手部是用来抓持工件或工具的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种构造形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完

11、成各种转动摆动、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度，自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其构造也越复杂。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反应的信息，形成稳定的闭环控制。2.2、机械手自动搬运示意图图1.1机械手自动搬运加工示意图2.3、机械手自动搬运系统工作过程(1)启动控制：按下启动按钮后,系统自动运行。机械手先启动、上升到位(SQ4检测),并停顿,等待工件到位。(2)自动搬运加工过程控制：启动传送带A运

12、行和传送带B传送带A拖动产品移至指定位置,由SQ0检测到位并计数，停顿传送带A。机械手左转到位(SQ1检测)、下降到位SQ5检测),夹取工件(由开关JQ执行)上升并右转到工作台处(右转到位SQ2检测),下降、松开JQ开关放下工件,上升等待20秒再下降到位、夹取工件上升并右转到传送带B(右转到位SQ3检测)下降松开JQ并放下工件,传送带B移走工件,机械手上升、左转返回至传送带A处,继续搬运加工,如此循环进展。传送带A、B运行期间运行指示绿灯PG0、PG1闪动,停顿运行灯灭。(3)点动控制：设置机械手上升、下降、左转、右转点动控制按钮。(4)停顿控制：按下停顿按钮,传送带A和传送带B同时停顿,机械

13、手上升到位并返回传送带A处停顿。2.4、控制方案设计针对机械手自动运转搬运的设计任务，本次设计我们采用的CPU是CPU313C ,加了一个DI16/DO16*24V/0.5A模块，将任务划分为自动控制、点动控制、停顿运行三个局部，用了两个功能FC1、FC2，设计机械手自动搬运、加工的功能，经过仿真软件的调试，完成机械手能够点动控制和自动搬运加工控制的功能。具体的参数与地址分配表如下：表2.1机械手自动搬运系统地址分配表编程元件符号地址注释数字量输入1624VDCStartI0.0启动按钮stopI0.1停顿按钮InchingI0.2点动按钮SQ0I0.3检测产品到位并计数SQ1I0.4检测左转

14、到位到达ASQ2I0.5检测右转到位到达工作台SQ3I0.6检测右转到位到达BSQ4I0.7检测上升到位SQ5I1.0检测下降到位SB1I1.2上升SB2I1.3下降SB3I1.4左转SB4I1.5右转Start-CI1.6启动传送带ABFRI1.7热继电器过载保护数字量输出1624VDC数字量输出1624VDCPG0Q0.0传送带A指示灯PG1Q0.1传送带B指示灯PG2Q0.2报警指示灯JQQ0.3开关JQ执行M11Q1.0机械手转动电机右M12Q1.1机械手转动电机左M21Q1.2上下运行电机上M22Q1.3上下运行电机下MAQ1.4传送带A电机MBQ1.5传送带B电机FC1FC1手动控

15、制FC2FC2自动控制3、机械手自动搬运线PLC控制电路设计为了满足机械手正常运转的功能要求，我们设计下面的主电路图和外部接线图。3.1、主电路图图3.1主电路3.2、PLC外部接线图图3.2 PLC外部接线图4、机械手自动搬运线PLC梯形图软件设计根据机械手自动搬运加工的工作过程，以下为我们设计的PLC系统工作流程图和PLC程序。4.1、PLC系统工作流程图图4.1流程图4.2、OB1程序初始启动控制程序；启动按钮和停顿按钮程序，用两个FC功能，实现自动控制和点动控制的切换；系统自动运行。机械手先启动，上升到位并停顿，等待工件到位；机械手向上运行电机启动；机械手向左运动启动，当检测到上升位时

16、才能执行；机械手向下运行电机启动；机械手向右运动启动，当检测到上升位时才能执行；传送带A、B指示灯启动；报警触发程序，当上下两个限位开关同时检测到时，开场报警；当传送带A长时间一直工作触发报警信号；报警电路启动程序；夹取工件程序，启动开关JQ执行；4.3、FC1功能程序：点动控制FC1功能的程序，控制四个动作，实现机械手上升、下降、左转、右转点动控制，常闭触点为互锁；4.4、FC2程序自动控制FC2功能的程序，实现循环搬运工作；启动传送带A、B和指示灯A、B；指示灯的闪烁用时钟存储器位M1.5来实现，MB用来自锁，当SQ0检测到位时，停顿传送带A以及指示灯A；当A拖开工件移至指定位置时,由SQ

17、0检测到位并计数，停顿传送带A，机械手开场左转，当SQ1检测到位，机械手停顿左转并开场向下运动，当SQ5检测到位，向下停顿运行；机械手下降到位后，自动夹取工件，开场上升，当SQ4检测到位时停顿向上运行；机械手夹着工件向右转动到达工作台(右转到位SQ2检测)，并下降到位，断开开关JQ，将工件放在工作台；将工件放在工作台上，上升等待20秒再下降到位；下降到位，机械手自动夹取工件；夹取工件上升到位，开场右转到传送带B(右转到位SQ3检测)，M0.3启自锁作用；右转到传送带B，机械手开场下降，下降到位后自动断开JQ放下工件,传送带B移走工件,机械手上升到位，当传送带A处又检测到工件，机械手将继续搬运加

18、工,如此循环进展。5、机械手自动搬运线PLC控制系统仿真测试翻开S7-PLCSIM时，会弹出如图5.1所示的界面。单击STOP、RUN或RUN-P，可以令PLC处于相应的运行模式。下载程序之前，应先翻开PLCSIM仿真器，选中所要仿真的块对象，单击下载按钮，可将数据下载到仿真PLC中。单击RUN，选中相应的开关量模拟框，以模拟开关量，另外也可以通过仿真器看到仿真结果。1启动开关，传送带开关按下，传送带A、B工作。图5.1 S7-PLCSIM仿真界面2当有传送带A有产品时，传送带A停顿，机械手向左运动。图5.2 S7-PLCSIM仿真界面6、设计小结6.1、设计总结针对机械手自动搬运线任务，采用西门子300PLC，设计出了梯形图程序，经过仿真调试，完成了机械手自动控制、点动控制等功能。通过本次课程设计，我们才明白理论和实践相结合的重要性，不仅稳固了我们的理论