光源機械上泡機械手的PLC控制

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學學 plcplc技術及應用技術及應用 課程設計（論文）課程設計（論文）題目：題目： 光源機械上泡機械手的光源機械上泡機械手的plcplc控制控制 院（系）：院（系）： 電氣工程學院電氣工程學院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 自動化自動化075075 學學 號：號： 070302134070302134 學生姓名：學生姓名： 趙趙 陽陽 指導教師：指導教師： 起止時間：起止時間： 2010.12.22-12.312010.12.22-12.31 本科生課程設計（論文） 摘 要plc 控制的機械手在生產中起到了相當大的作用，在生產過程中由于引進了plc 控制的機械手使生產可

2、以實現(xiàn)自動化的批量生產，加快了生產過程，節(jié)約了生產時間，降低了生產成本。本設計主要利用 s7-200 系列 plc 實現(xiàn)機械手的基本動作的控制，論文對 plc 做了簡單的介紹，分析了工作流程，然后按要求對機械手的程序進行了設計，設計出了功能圖，并根據功能圖設計了順序控制指令切設計出了梯形圖，最后在實驗室中對程序進行了調試，并且調試成功。關鍵詞：plc；機械手；功能圖本科生課程設計（論文） 目 錄第 1 章 緒論.11.1 plc 介紹 .11.2 機械手背景介紹 .1第 2 章 課程設計的方案.22.1 概述 .22.2 plc 對機械手的控制要求。 .22.3 信號分析 .2第 3 章 硬件

3、設計.43.1 cpu224 .43.2 接觸器等低壓電器選擇.43.5 plc 外部接線 .5第 4 章 軟件設計.64.1 建立 i/o 分配表 .64.2 程序流程圖 .64.3 功能圖設計 .8第 5 章 系統(tǒng)調試與分析.115.1 系統(tǒng)實際接線圖.115.2 plc 及機械手工作過程圖及分析 .11第 6 章 課程設計總結.13參考文獻.14本科生課程設計（論文）1第 1 章 緒論1.1 plc 介紹plc 中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是 ：一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 ,順序控制，定時，計數與

4、算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產過程 .近 10年來，隨著 plc 價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設備開始采用 plc 進行控制，plc 在我國的應用增長十分迅速。隨著中國經濟的高速發(fā)展和基礎自動化水平的不斷提高，今后一段時期內plc 在我國仍將保持高速增長勢頭。 通用 plc 應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但 plc 相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用plc 或定制 plc 取代嵌入式控制 。在可以預見的將來， plc 產業(yè)

5、一定會有一個美好的未來 。1.2 機械手背景介紹機械手是能模仿人手和 人臂的某些動作功能，以 按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等 。本科生課程設計（論文）2第 2 章 課程設計的方案2.1 概述本次設計主要是綜合應用所學知識，設計 plc 控制系統(tǒng)，并在實踐的基本技能方面進行一次

6、系統(tǒng)的訓練。能夠較全面地鞏固和應用“plc 應用技術”課程中所學的基本理論和基本方法，并初步掌握小型 plc 應用的基本方法，學會如何應用 plc 控制實現(xiàn)對機械手的控制達到工業(yè)生產中的各種控制需求。 應用場合: 工業(yè)生產中應用 plc 控制機械手的生產線。系統(tǒng)功能介紹: 在生產過程中由于對工作流程的要求機械手根據 plc 的控制達到從一處抓取物體放到制定地放的動作要求，在按下停止開關后，機械手必須完成一次循環(huán)動作才停止。2.2 plc 對機械手的控制要求圖中為一個將工件由一處傳送到另一處的機械手，上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。當某個電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有

7、的機械動作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機械手下降，即使線圈再斷電，仍保持現(xiàn)有的下降動作狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外，夾緊/放松由單線圈二位電磁閥推動氣缸完成，線圈通電執(zhí)行夾緊動作，線圈斷電時執(zhí)行放松動作。設備裝有上、下限位和左、右限位開關，它的工作過程如圖所示，有八個動作，即為： 原位 下降 夾緊 上升 右移 左移 上升 放松 下降2.3 信號分析plc 對機械手的控制有啟動，停止，上限位開關，下限位開關，左限位開關，右限位開關 。這些開關都是屬于開關 量，開關信號都是數字信號可以輸入到 plc。本科生課程設計（論文）3 plc 控制機械手動作還需要電磁閥，有 yv1，yv2，y

8、v3，yv4，yv5，hl等 6 個輸出量，這 6 個輸出量的輸出信號也都是數字信號，可以由 plc 直接控制輸出，無需添加模塊。表 2.1 為各開關的電器符號及標注解釋。表 2.1 電器符號及標注電器符號標注解釋sb1系統(tǒng)有 sb1 按下 sb1 機械手向下運動sb2系統(tǒng)有 sb2 按下 sb2 全部停止運動sq1系統(tǒng)有 sq1 當機械手下降到下極限時，sq1 被壓下sq2系統(tǒng)有 sq2 當機械手上升到上極限時，sq2 被壓下sq3系統(tǒng)有 sq3 當機械手右移到右極限時，sq3 被壓下sq4系統(tǒng)有 sq4 當機械手左移到左極限時，sq4 被壓下yv1系統(tǒng)有 yv1 當電磁閥 yv1 通電時，

9、機械手向下移動；斷電時，仍保持原狀yv2系統(tǒng)有 yv2 當電磁閥 yv2 通電時，機械手夾緊；斷電時，機械手松開yv3系統(tǒng)有 yv3 當電磁閥 yv3 通電時，機械手向上移動；斷電時，仍保持原狀yv4系統(tǒng)有 yv4 當電磁閥 yv4 通電時，機械手向右移動；斷電時，仍保持原狀yv5系統(tǒng)有 yv5 當電磁閥 yv5 通電時，機械手向左移動；斷電時，仍保持原狀hl系統(tǒng)有當 hl 通電時，表示機械手在原位本科生課程設計（論文）4第 3 章 硬件設計3.1 cpu224cpu 型號（224）s7-200 系列 plc 適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。s7-200 系列的強大功能使

10、其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此 s7-200 系列具有極高的性能價格比。 型號規(guī)格 s7-200 cn 訂貨號 ，cpu 224 cn dcdcdc 晶體管 14 輸入10 輸出。 圖3.1 西門子cpu224的plc3.2 電磁閥它是一種根據運動部件的行程位置而切換電路工作狀態(tài)的。電磁筏的動作原理與控制按鈕相似，在機械手設備中，事先將電磁閥根據工藝要求安裝可以實現(xiàn)控制的足夠量的電磁閥，部件在運行中，裝在其上撞塊壓下行程開關頂桿，使電磁閥的觸點動作而實現(xiàn)電路的切換，達到控制運動部件行程位置的目的。 （使用個數 4）按鈕是一種用于接斷電路的工具。 （使用個數 2）本科

11、生課程設計（論文）53.5 plc 外部接線plc 的各個電磁閥的接線，以及各個開關的接線如圖 3.2 所示。圖3.2 plc外部接線圖啟動下限位上限位右限位左限位停止下移夾緊上移右移左移原位本科生課程設計（論文）6第 4 章 軟件設計4.1 建立 i/o 分配表輸入口分別有啟動按鈕 sb1，停止按鈕 sb2，下限位 sq1，上限位 sq2，右限位 sq3，左限位 sq4 等 6 個輸入口。plc 的輸出口則分別有下移電磁閥yv1，夾緊/放松電磁閥 yv2，上移電磁閥 yv3，右移電磁閥 yv4，左移電磁閥yv5，原位電磁閥 hl 等 6 個輸出口。plc 的輸入輸出分配如表 4.1 所示。表

12、 4.1 i/o 分配輸入設備輸出設備電器符號名稱輸入地址分配電器符號名稱輸出地址分配sb1啟動按鈕i0.0yv1下移電磁閥q0.0sb2停止按鈕i0.5yv2夾緊/放松電磁閥q0.1sq1下限位i0.1yv3上移電磁閥q0.2sq2上限位i0.2yv4右移電磁閥q0.3sq3右限位i0.3yv5左移電磁閥q0.4sq4左限位i0.4hl原位電磁閥q0.5在輸入口中 i0.1 到 i0.4 這 4 個輸入口是機械手的限位控制，根據 plc 主機cpu 中的程序在機械手移到限位位置時控制機械手進行下一個動作。i0.0 和 i0.5分別是啟動和停止開關，機械手根據該開關的動作執(zhí)行開始或關閉。q0.

13、0 到q0.6 這 6 個輸出口，是 plc 的輸出口用來控制機械手，當機械手達到下限位時，下限開關就會動作，控制機械手上移，則 plc 的 q0.2 輸出點就會輸出，機械手的上移電磁閥 yv3 開啟，4.2 程序流程圖機械控制流程圖如圖 4.1 所示。開始執(zhí)行程序，機械手由原位開始下移動作，當達到下移下限位時，下限位開關開啟，機械手停止下移，執(zhí)行夾緊，然后上移，機械手上移到上限位，上限位開關開啟，機械手右移，右移到右限位，右限位開關開啟，機械手下移，本科生課程設計（論文）7下移到下移位，下限開關開啟，執(zhí)行放松，機械手上移，上移到上限位，上限開關開啟，如果按下停止，機械手執(zhí)行完本次循環(huán)后歸與原

14、位。如果不按，則機械手繼續(xù)循環(huán)。是 否原位下限位夾緊上限位右限位下限位放松上限位停止開始本科生課程設計（論文）8圖4.1 程序流程圖4.3 功能圖設計如圖所示為機械手的功能圖程序發(fā)6h4h1h5h3h3h1h2014325上升左旋下降右旋76上升抓緊下降圖4.2 功能圖本科生課程設計（論文）94.4 由功能圖所設計的梯形圖如圖 4.3 所示為由功能圖所設計的梯形圖。本科生課程設計（論文）10本科生課程設計（論文）11本科生課程設計（論文）12圖4.3 梯形圖第 5 章 系統(tǒng)調試與分析5.1 系統(tǒng)實際接線圖圖5.1 實驗室接線圖5.2 plc 及機械手工作過程圖及分析本科生課程設計（論文）13圖

15、5.2 機械手處于原位狀態(tài)圖 5.2 所示的是沒有給機械手啟動信號時，機械處于原位的狀態(tài)。由于機械手在停止狀態(tài)時需完成一次循環(huán)動作后在按照plc 控制下回于原位狀態(tài)所以，上限位和左限位是 plc 給機械手回原位狀態(tài)所下的指令。圖5.3 啟動后機械手下移到下限位圖 5.3 是在按下啟動按鈕后，機械手根據plc 所給的下移指令開始下移當達到下移下限位時，下限位燈亮起，機械手跟據plc 控制進行下一動作。圖5.4 機械手夾緊后右移到右限位本科生課程設計（論文）14圖 5.4 是機械手在夾緊物品后，右移到 右限位。在 plc 給出下移步控制指令后機械手可以執(zhí)行下移動作。本科生課程設計（論文）15第 6

16、 章 課程設計總結本次課設完成的光源機械上泡機械手的 plc 控制，采用的是順序功能圖的程序編寫方式，成功的完成了對機械手的控制要求。在該程序中，在按下啟動按鈕后，機械手從原位開始動作，下移到下限位時，下限位開關工作，機械手執(zhí)行夾緊動作，夾緊動作執(zhí)行后，機械手開始上移，上移到上限位時，上限位開關工作，機械手右移，右移到右限位時，右限位開關工作，機械手下移，下移到下限位時，下限位開關工作，機械手執(zhí)行放松動作，放松動作執(zhí)行后，機械手開始上移，如果有停止信號的輸入則，機械完成本次循環(huán)后回到原位， ，停止信號可以隨時輸入。如果沒有停止信號輸入則繼續(xù)循環(huán)對所設計內容、方法、通過本次的課程設計使我們學到了

17、很很多知識，不僅使我們對 plc 應用技術了解和理解更加加深了，而且也讓我們學會了分析問題、解決問題的的方法，我了解了前機械手的工作原理，并進一步學習了控制系統(tǒng)的數學模型，系統(tǒng)的 plc 控制，如何編寫梯形圖程序等方面的知識。讓我們學會了分析問題、解決問題的的方法鞏固了所學的知識，學會了如何利用學校的資源。學會了團隊合作的精神以及刻苦專研的精神，學會一些課本沒有提及到的東西。加強了理論知識與實踐統(tǒng)一的能力，加強了自己動手操作能力。同時，也讓我接觸了很多書本之外的知識，大大地豐富了我的見聞，拓展了我的視野。由于 plc應用技術適用于很多領域。應用于各行各業(yè)，在做本次設計的同時也讓我接觸、學習了許

18、多其他專業(yè)的領域知識，豐富了我的知識儲備。特別是在梅麗鳳老師的幫助下使我更加熟練的掌握了程序設計。本科生課程設計（論文）16參考文獻1 范永勝,電器控制及 plc 盈盈技術,北京：清華大學出版社，2004：19-48，81-932 張曉明,plc 基礎及應用,北京：航空航天大學出版社，1990：45-563 廖長永,plc 編程及應用,北京：高等教育出版社，2003：126-1354 周萬真,plc 分析及設計應用,北京：冶金工業(yè)出版社, 1981：25-405 任濤等, 可編程控制器入門與應用實例,北京：電子工業(yè)出版社,1997：201-2206 張萬忠,關于 plc 控制的機械手,北京：北京航空航天大學出版社,2000：40-60本科生課程設計（論文）17課程設計（論文）任務及評語課程設計（論文）任務及評語 院（系）：電氣工程學院 教研室：自動化 本科生課程