气动机械手plc设计

PAGEPAGE21内容摘要气动机械手控制系统的设计要求是在控制系统的指令下，能将工件迅速、灵活、准确、可靠地抓起并运送到指定位置，因此本文采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统，气压驱动作为驱动机构，根据机械手的动作流程和输入输出要求来选PLC的型号并确定I/O接口，最后进行程序的编辑与调试，从而使机械手完成最后的装夹任务。关键词：机械手可编程控制器PLC控制设计

第一章引言由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作”’。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用。下面介绍一种基于PLC的气动机械手控制的方法。系统总体方案设计2.1程序设计的基本思路在进行程序设计时，首先应明确对象的具体控制要求。由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。2.2气动机械手的控制要求：1、气动机械手的升降和左右移动分别由不同的双线圈电磁阀实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向德线圈才能反向运动。2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV1、YV2；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4；3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电夹紧，断电松开；4、机械手的夹钳的松开，夹紧通过延时1.7s实现；5、机械手的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；2.3系统的硬件结构与工作方式2.3.1硬件结构机械手用来将工件从A点搬运到B点（如图1），输出Q0.1为1时工件被夹紧，为0时背松开。工作方式选择开关的5个位置分别对应于5种工作方式，操作面板左下部的6个按钮式手动按钮。为了保证在紧急情况下（包括PLC发生故障时）能可靠地切断负载电源，设置了交流接触器KM。PLC开始运行时按下“负载电源”按钮，使KM线圈得电并自锁，KM的主触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源。 左行 SQ3 SQ4 右行 下降 夹紧 上升 SQ2 松开 SQ1图1气动机械手示意图2.3.2气动机械手的工作方式系统设有手动、单周期、连续、单步和回原点五种工作方式（如图2）。在手动工作方式下，用I0.5—I1.2对应的6个按钮分别独立控制机械手的升、降、左右行和夹紧松开。在单周期的工作方式下，按下启动按钮I2.6后，从初始步M0.0开始，机械手按顺序功能图的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。在单步工作方式下，从初始步开始，按一下启动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按一下启动按钮，又往前走一步。单步工作方式常用于系统的调试。 单步 回原位 单周期 连续 手动夹紧SB7 右行SB5 下降SB3 启动SB1 负载电源 松开SB8 左行SB6 上升SB4停止SB2 紧急停车SB9图2气动机械手的控制面板2.3下图3是主程序机构图，SM0.0的常开触点一直闭合，公用程序是无条件执行的。在手动工作方式下，I2.0为ON，执行手动子程序。在自动回原点方式下，I2.1为ON，执行回原点子程序，在其他3种工作方式下执行自动子程序。公用EN 公用EN手动EN手动EN I2.1回原点EN回原点EN I2.4自动EN自动EN I2.3 I2.2图3主程序结构图第三章PLC控制系统设计3.1气动机械手的I/O地址分配表表1I/0地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码下降停止下限位开关SQ1I0.1上升停止上限为开关SQ2I0.2右行停止右限位开关SQ3I0.3左行停止左限位开关SQ4I0.4上升上升按钮SB4I0.5输入信号左行左行按钮SB6I0.6松开松开按钮SB8I0.7下降下降按钮SB3I1.0右行右行按钮SB5I1.1夹紧夹紧按钮SB7I1.2手动操作手动开关I2.0回原点操作回原点开关I2.1单步操作单步开关I2.2单周期操作单周期开关I2.3连续操作连续开关I2.4启动启动按钮SB1I2.6停止停止按钮SB2I2.7下降下降电磁阀YV1Q0.0夹松夹松电磁阀YV5Q0.1输出信号上升上升电磁阀YV2Q0.2右行右行电磁阀YV3Q0.3左行左行电磁阀YV4Q0.4 3.2可编程控制器的CPU选择根据上图的I/O分配表通过查阅手册选择S7-200CPU226基本单元（24入/16出）1台3.3PLC外部接线图PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定。气动机械手控制外部接线图如图4所示。图4cpu226外部接线图3.4气动机械手控制流程图(图5)原理：接通电源是系统启动开始扫描，扫描手动式判断手动按钮的是执行手动操作，扫描回原点开关，是执行回原点操作，扫描单步开关，是执行单步操作，扫描单周期开关，是检测是否在原点，是执行单周期操作，扫描连续操作，是检测是否在原点，是执行连续操作。除了连续操作以外，其他操作执行完以后自动重新扫描。系统启动系统启动 手动操作手动 Y手动操作手动Y N 回原点回原点回原点操作 Y 回原点操作 N 是否在原点单步 Y 是否在原点单步单步操作 Y Y单步操作检测等待 N N检测等待是否在原点单周期 是否在原点单周期单周期操作 Y Y Y 单周期操作 N N 检测等待检测等待 连续操作是否在原点连续 Y Y连续操作是否在原点连续 Y Y是否停止 N N是否停止 检测等待 Y 检测等待图5气动机械手控制流程图3.5程序设计梯形图公用程序见下图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转换。左限位开关I0.4、上限位开关I0.2的常开触点和表示机械手松开的M4.5的常闭触点的串联电路接通时，原点条件M0.5变为ON。当机械手处于原点位置状态，在开始执行用户程序、系统处于手动或者自动回原点状态，初始步对应的M0.0将被置位，进入单步、单周期和连续工作方式做好准备。如果此时M0.5为OFF状态，M0.0将被抚慰，初始步为不活动步，按下启动按钮也不能进入步M2.0，系统不能再单步，单周期，和连续工作方式下工作。当系统处于手动工作方式时，必须将初始步以外的各部队赢得存储器位（M2.0-M2.7）复位，否则系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的情况，一起错误的动作。在非连续方式下，I2.4的常闭出点闭合，将表示连续工作状态的标志M0.7复位。下图是手动程序，为了保证安全运行，在手动程序中设置了一些必要的连锁。设置上升与下降之间,左行与右行之间的互锁,以防止功能相反的两个输出同时为ON.有限位开关限制机械手移动的范围。用限位开关I0.1--I0.4限制机械手移动的范围。用上限位开关I0.2的常开触点与控制左，右行的M3.6和左行的M4.4的继电器串联，机械手升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时与别的物体碰撞。单周期，连续和单步工作方式的梯形图。单周期、连续和单步这三种工作方式主要是“连续”标志M0.7和“转换允许”标志M0.6来区分的。（1）单步与非单步的区别M0.6的常开触点接在每一个控制代表步的存储器位的启动电路中，他们断开时禁止步的活动状态的转换，如果系统处于单步工作方式，I2.2为1状态，他的常开触点断开，“转换允许”存储器位M0.6在一般情况下为0状态，不允许步与步之间的转换。当某一步的工作结束后，转换条件满足，如果没有按启动按钮I2.6，M0.6处于处于0状态，起保停电路的启动电路处于断开状态，不会转换到下一步。一直要等到按下启动按钮I2.6，M0.6在I2.6的上升沿ON一个扫描周期，M0.6的常开触点接通，系统才会转换到下一步。系统工作在连续，单周期工作方式下，I2.2的常开触点接通，是M0.6为1状态，串联在各起保停电路的启动电路中的M0.6的常开触点接通，允许步与步之间的正常转换。单周期与连续的区分在连续工作方式下，I2.4为1状态。初始步为活动步时按下启动按钮I2.6，M2.0变为1状态，机械手下降。于此同时，控制连续工作的M0.7的线圈通电并自保持。当机械手在步,M2.7返回最左边时，I0.4为1状态，因为连续标志位M0.7为1状态，转换条件M0.7-I0.4满足，系统将返回步M2.0，反复连续的工作下去。按下停止按钮I2.7后，M0.7变为0状态，但是机械手不会立即停止工作，在完成当前工作周期的全部操作后，机械手返回最左边，左限位开关I0.4为1状态，装换条件满足系统才从步M2.7返回并停留在初始步。在单周期工作方式，M0.7一直处于0状态。当机械手在最后一步,M2.7返回最左边时，左限位开关I0.4为1状态，转换条件满足，系统返回并停留在初始步，按一次启动按钮，系统只工作一个周期。单周期工作过程在单周期工作方式下，I2.2的常闭触点闭合，M0.6的线圈通电，允许转换。在初始步时按下启动按钮I2.6，在M2.0的启动电路中，M0.0,I2.6,M0.5和M0.6的常开触点均接通，使M2.0的线圈通电，系统进入下降步，Q0.0的线圈通电，机械手下降。碰到下限位开关I0.1时，转换到夹紧不M2.1，Q0.1被置位，夹紧电磁阀的线圈通电，并保持。同时接通延时定时器T37开始定时，1.7s后定时时间到，工件被夹紧，转换条件T37满足，转换到步M2.2。以后系统将这样一步一步的工作下去。在左行步M2.7，当机械手左行返回到原点位置，左限位开关I0.4变为1状态，为连续工作标志M0.7为0状态，将返回初始步M0.0，机械手停止运动。（4）单步工作过程在单步工作方式下，I2.2为1状态，它的常闭触点断开，“转换允许”辅助继电器M0.6在一般情况下为0状态，不允许步与步之间的转换。设初始步时系统处于原点状态，M0.5和M0.0为1状态，按下启动按钮I2.6，M0.6变为0状态。在下降步，Q0.0的线圈通电，当下限位开关I0.1变为1状态时，与Q0.0的线圈串联的I0.1的常开触点断开，使Q0.0的线圈断电，机械手停止下降。I0.1的常开触点闭合后，如果没有按启动按钮，I2.6和M0.6变为1状态，M0.6的常开触点接通，转换条件I0.1才能使M2.1的起动电路接通，M2.1线圈通电并保持，系统才能由步M2.0进入步,M2.1。以后在完成某一步的操作后，都必须按一次启动按钮，系统才能转换到下一步。在自动回原点工作方式下，I2.1为ON。按下启动按钮I2.6，M1.0变为ON,机械手上升，上升到上限位开关时I0.2为ON，机械手左行，到左限位开关时，I0.4变为ON，将步M1.1复位，同时将M4.2复位，机械手松开。这时原点条件满足，M0.5为ON，在公用程序中，初始步M0.0是步M0.1的后续步。说明程序由于S7-200PLC的顺控指令不支持直接输出的双线圈操作，所以要用中间继电器逻辑过度一下，如本题的机械手下降，上行，夹紧、松开、左行、右行等都需要用中间继电器过渡。公用程序语句表Network1LDI0.4AI0.2ANM4.5=M0.5Network2LDSM0.1OI2.0OI2.1LPSAM0.5SM0.0,1LPPANM0.5RM0.0,1Network3LDI2.0RM2.0,1Network4LDNI2.4RM0.7,1手动操作语句表Network1LDI1.2SM3.1,1Network2LDI0.7RM3.2,1Network3LDI0.5ANI0.2ANM3.4=M3.3Network4LDI1.0ANI0.1ANM3.3=M3.4Network5LDI0.6ANI0.4AI0.2ANM3.5=M3.6Network6LDI1.1ANI0.3AI0.2ANM3.6=M3.5单步单周期连续语句表Network1LDI2.6AI2.4OM0.7ANI2.7=M0.7Network2LDI2.6EUONI2.2=M0.6Network3LDM2.7AI0.4AM0.7LDM0.0AI2.6AM0.5OLDAM0.6OM2.0ANM2.1=M2.0Network4LDM2.0AI0.1AM0.6OM2.1ANM2.2=M2.1Network5LDM2.1AT37AM0.6OM2.2ANM2.3=M2.2Network6LDM2.2AI0.2AM0.6OM2.3ANM2.4=M2.3Network7LDM2.3AI0.3AM0.6OM2.4ANM2.5=M2.4Network8LDM2.4AI0.1AM0.6OM2.5ANM2.6=M2.5Network9LDM2.5AT38AM0.6OM2.6ANM2.7=M2.6Network10LDM2.6AI0.2AM0.6OM2.7ANM2.0ANM0.0=M2.7Network11LDM2.7AI0.4ANM0.7AM0.6OM0.0ANM2.0=M0.0回原位语句表Network1LDI2.1AI2.6SM1.0,1RM4.0,1Network2LDM1.0AI0.2SM1.1,1RM1.0,1RM4.1,1Network3LDM1.1AI0.4SM1.1,1RM4.2,1Network4LDM1.0ANI0.2=M4.3Network5LDM1.1ANI0.4=M4.4说明程序语句表Network1LDM2.0OM2.4ANI0.1LDM3.4OM4.0OLD=Q0.0Network2LDM2.1OM3.1SQ0.1,1TONT37,17Network3LDM2.5OM3.2OM4.2OM4.5RQ0.1,1TONT38,17Network4LDM2.2OM2.6ANI0.2LDM3.3OM4.3OLD=Q0.2Network5LDM2.3ANI0.3OM3.5OM4.1=Q0.3Network6LDM2.7ANI0.4OM3.6OM4.4=Q0.4

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总结在本次课程设计中，采用了PLC控制系统设计方案，完成了控制电路设计，在PLC控制系统设计的过程中根据控制系统的控制电路完成了PLC梯形图控制程序，在课程设计中还绘制了系统工作流程图。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆成了我很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。鉴于现在所学知识有限以及课程设计中的时间紧迫，在本文的设计过程中还存在思路不完善之处，在整个系统的设计上，做的还不够细致，仅仅编写了继电器控制线路的控制电路和PLC控制线路的电路原理图及梯形图程序。对于一个实用的双层停车场系统的设计而言，还有很多工作要做。因此，对于本文的不足之处还望各位老师给予指点。参考文献[1]邓星钟，周祖德.机电传动控制.武汉:华中理工大学出版社，1992

[2]张新军,电气控制与PLC技术及应用.济源：济源职业技术学院出版社，2021[3]黄净，电器及PLC控制技术.北京：机械工业出版社，2021[4]王玉中,电气控制及PLC应用技术.河南：河南科学技术出版社，2021[5]王永华,现代电气控制及PLC应用技术.北京航空航天大学，2021

咖啡店创业计划书第一部分：背景在中国，人们越来越爱喝咖啡。随之而来的咖啡文化充满生活的每个时刻。无论在家里、还是在办公室或各种社交场合，人们都在品着咖啡。咖啡逐渐与时尚、现代生活联系在一齐。遍布各地的咖啡屋成为人们交谈、听音乐、休息的好地方，咖啡丰富着我们的生活，也缩短了你我之间的距离，咖啡逐渐发展为一种文化。随着咖啡这一有着悠久历史饮品的广为人知，咖啡正在被越来越多的中国人所理解。第二部分：项目介绍第三部分：创业优势目前大学校园的这片市场还是空白，竞争压力小。而且前期投资也不是很高，此刻国家鼓励大学生毕业后自主创业，有一系列的优惠政策以及贷款支持。再者大学生往往对未来充满期望，他们有着年轻的血液、蓬勃的朝气，以及初生牛犊不怕虎的精神，而这些都是一个创业者就应具备的素质。大学生在学校里学到了很多理论性的东西，有着较高层次的技术优势，现代大学生有创新精神，有对传统观念和传统行业挑战的信心和欲望，而这种创新精神也往往造就了大学生创业的动力源泉，成为成功创业的精神基础。大学生创业的最大好处在于能提高自己的潜力、增长经验，以及学以致用;最大的诱人之处是透过成功创业，能够实现自己的理想，证明自己的价值。第四部分：预算1、咖啡店店面费用咖啡店店面是租赁建筑物。与建筑物业主经过协商，以合同形式达成房屋租赁协议。协议资料包括房屋地址、面积、结构、使用年限、租赁费用、支付费用方法等。租赁的优点是投资少、回收期限短。预算10-15平米店面，启动费用大约在9-12万元。2、装修设计费用咖啡店的满座率、桌面的周转率以及气候、节日等因素对收益影响较大。咖啡馆的消费却相对较高，主要针对的也是学生人群，咖啡店布局、格调及采用何种材料和咖啡店效果图、平面图、施工图的设计费用，大约6000元左右3、装修、装饰费用具体费用包括以下几种。(1)外墙装饰费用。包括招牌、墙面、装饰费用。(2)店内装修费用。包括天花板、油漆、装饰费用，木工、等费用。(3)其他装修材料的费用。玻璃、地板、灯具、人工费用也应计算在内。整体预算按标准装修费用为360元/平米，装修费用共360*15=5400元。4、设备设施购买费用具体设备主要有以下种类。(1)沙发、桌、椅、货架。共计2250元(2)音响系统。共计450(3)吧台所用的烹饪设备、储存设备、洗涤设备、加工保温设备。共计600(4)产品制造使用所需的吧台、咖啡杯、冲茶器、各种小碟等。共计300净水机，采用美的品牌，这种净水器每一天能生产12l纯净水，每一天销售咖啡及其他饮料100至200杯，价格大约在人民币1200元上下。咖啡机，咖啡机选取的是电控半自动咖啡机，咖啡机的报价此刻就应在人民币350元左右，加上另外的附件也不会超过1200元。磨豆机，价格在330―480元之间。冰砂机，价格大约是400元一台，有点要说明的是，最好是买两台，不然夏天也许会不够用。制冰机，从制冰量上来说，一般是要留有富余。款制冰机每一天的制冰量是12kg。价格稍高550元，质量较好，所以能够用很多年，这么算来也是比较合算的。5、首次备货费用包括购买常用物品及低值易耗品，吧台用各种咖啡豆、奶、茶、水果、冰淇淋等的费用。大约1000元6、开业费用开业费用主要包括以下几种。(1)营业执照办理费、登记费、保险费;预计3000元(2)营销广告费用;预计450元7、周转金开业初期，咖啡店要准备必须量的流动资金，主要用于咖啡店开业初期的正常运营。预计2000元共计： 120000+6000+5400+2250+450+600+300+1200+1200+480+400+550+1000+3000+450+2000=145280元第五部分：发展计划1、营业额计划那里的营业额是指咖啡店日常营业收入的多少。在拟定营业额目标时，必须要依据目前市场的状况，再思考到咖啡店的经营方向以及当前的物价情形，予以综合衡量。按照目前流动人口以及人们对咖啡的喜好预计每一天的营业额为400-800，根据淡旺季的不同可能上下浮动2、采购计划依据拟订的商品计划，实际展开采购作业时，为使采购资金得到有效运用以及商品构成达成平衡，务必针对设定的商品资料排定采购计划。透过营业额计划、商品计划与采购计划的确立，我们不难了解，一家咖啡店为了营业目标的达成，同时有效地完成商品构成与灵活地运用采购资金，各项基本的计划是不可或缺的。当一家咖啡店设定了营业计划、商品计划及采购计划之后，即可依照设定的采购金额进行商品的采购。经过进货手续检验、标价之后，即可写在菜单上。之后务必思考的事情，就是如何有效地将这些商品销售出去。3、人员计划为了到达设定的经营目标，经营者务必对人员的任用与工作的分派有一个明确的计划。有效利用人力资源，开展人员培训，都是我们务必思考的。4、经费计划经营经费的分派是管理的重点工作。通常能够将咖啡店经营经费分为人事类费用(薪资、伙食费、奖金等)、设备类费用(修缮费、折旧、租金等)、维持类费用(水电费、消耗品费、事务费、杂费等)和营业类费用(广告宣传费、包装费、营业税等)。还能够依其性质划分成固定费用与变动费用。我们要针对过去的实际业绩设定可能增加的经费幅度。5、财务计划财务计划中的损益计划最能反映全店的经营成果。咖啡店经营者在营运资金的收支上要进行控制，以便做到经营资金合理的调派与运用。总之，以上所列的六项基本计划(营业额、商品采购、销售促进、人员、经费、财务)是咖啡店管理不可或缺的。当然，有一些咖啡店为求管理上更深入，也能够配合工作实际需要制订一些其他辅助性计划。第六部分：市场分析2019-2021年中国咖啡市场经历了高速增长的阶段，在此期间咖啡市场总体销售的复合增长率到达了17%;高速增长的市场为咖啡生产企业带给了广阔的市场空间，国外咖啡生产