PLC課程設(shè)計說明書新版

1、青島理工大學琴島學院課程設(shè)計說明書課題名稱：電器控制與PLC課程設(shè)計學 院：機電工程系專業(yè)班級：機械設(shè)計制造及其自動化115班學 號：20110201158學 生：陳凱指導老師：周燕青島理工大學琴島學院教務處2014年6月12日電器控制與PLC課程設(shè)計說明書電器控制與PLC課程設(shè)計評閱書題目機械手臂搬運加工流程控制設(shè)計學生姓名陳凱學號20110201158指導教師評語及成績指導教師簽名： 年 月 日答辯評語及成績答辯教師簽名： 年 月 日教研室意見總成績： 室主任簽名： 年 月 日電器控制與PLC課程設(shè)計說明書摘 要 在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因

2、素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應用于柔性自動線。機械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。機械手是工業(yè)機器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)

3、約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。可編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。本文應用西門子公司生產(chǎn)的可編程控制器系列PLC，實現(xiàn)機械手搬運控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器（PLC）控制功能。使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時期功能范圍得到廣泛應用。關(guān)鍵詞：機械手、PLC電器控制與PLC課程設(shè)計說明書目 錄摘 要I1序言12課程設(shè)計分析22.1機械手的設(shè)計要求22.2機械手的運動原理23機械手的程序設(shè)計33.1機械手的操作方式33.2機械手PLC的輸入/輸出開關(guān)分配表33.3機械手PLC

4、控制面板圖53.4機械手PLC移動示意圖53.5機械手PLC控制接線圖63.6機械手PLC自動控制狀態(tài)流程圖73.7機械手PLC控制梯形圖83.8機械手PLC的語句表103.9機械手PLC程序設(shè)計說明123.9.1機械手PLC程序設(shè)計手動程序123.9.2機械手PLC程序設(shè)計自動程序123.9.3機械手PLC程序設(shè)計返回原點程序134系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析144.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題144.2結(jié)果分析14總結(jié)15參考文獻16電器控制與PLC課程設(shè)計說明書1 序言現(xiàn)代電器控制及PLC應用技術(shù)課程設(shè)計是在我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所

5、學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W生活中占有重要的地位。通過課程設(shè)計達到以下目的：1、學生在老師的指導之下，綜合運用現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術(shù)課程及前期所學課程的相關(guān)知識和技能，相對獨立地設(shè)計和調(diào)試一個小型PLC應用系統(tǒng)或繼電器控制系統(tǒng)，為即將從事的專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。2、初步培養(yǎng)編寫和整理“設(shè)計說明書”的能力。3、課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關(guān)資料等，提高學生對文獻資料的檢索和信息的處理能力。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，

6、為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。2課程設(shè)計分析2.1機械手的設(shè)計要求機械手電器控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有單周期連續(xù)、自動循環(huán)和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便的操作面板上表示出來。當旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。機械手需將工件從工作臺A移至工作臺B上，其動作過程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來驅(qū)動完成。此外，機械手在夾送工件工件右行到位后，如果工作臺B上的工件尚沒有運走，機械手則停止運動，待

7、工作臺B上的工件被運走后，機械手才能下降。2.2機械手的運動原理機械手將一個工件由A處傳送到B處。其中上升、下降、左移和右移的執(zhí)行分別用雙線圈二位電磁閥推動汽缸的完成。當按下電磁閥通電，就一直保持現(xiàn)有的機械動作。例如：一旦下降的電磁閥線圈通電，機械手下降，即使線圈在斷電，仍保持現(xiàn)有的下降狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外加緊，放松由單線圈二位電磁閥推動汽缸完成，線圈通電執(zhí)行加緊動作，線圈斷電執(zhí)行放松動作。設(shè)備裝有上下左右限位開關(guān)。3機械手的程序設(shè)計3.1機械手的操作方式操作時，機械手分為手動操作方式、回原點操作方式、自動循環(huán)操作方式。3.2機械手PLC的輸入/輸出開關(guān)分配表名稱輸入點編號名

8、稱輸出點編號下限位行程開關(guān)I0.1下降Q0.0上限位行程開關(guān)I0.2加緊Q0.1右限位開關(guān)I0.3上升Q0.2左限位開關(guān)I0.4右移Q0.3回原點I0.5左移Q0.4啟動按鈕I0.0停止按鈕I0.6 表3.1 I/O分配表3.3機械手控制面板圖圖3-1 機械手操作面板圖3.4機械手移動示意圖圖3-2 機械手工作示意圖3.5機械手PLC控制接線圖圖3-3 PLC外部接線圖3.6機械手PLC自動控制狀態(tài)流程圖圖3-4 順序功能圖3.7機械手PLC控制梯形圖3.8機械手PLC語句表 3.9機械手PLC程序設(shè)計說明控制系統(tǒng)設(shè)有手動、單周期、單步、連續(xù)和回原點5種工作方式。此處僅寫了手動、回原點和連續(xù)三

9、部分。機械手在最上面和最左邊且松開時稱為系統(tǒng)處于原點狀態(tài)（或稱初始狀態(tài)）。在進入連續(xù)方式前系統(tǒng)應處于原點狀態(tài)；若不滿足應選擇回原點方式，然后按啟動按鈕I0.0,使系統(tǒng)回原點。在原點狀態(tài)，順序功能圖中的初始步M0.0為ON，為進入連續(xù)工作做好準備。機械手從初始狀態(tài)開始，將工件從A點搬到B點，最后返回初始狀態(tài)的過程，稱為一個工作周期。如果選擇連續(xù)工作方式，在初始狀態(tài)下啟動按鈕I0.0后，機械手從初始步開始，一個周期一個周期的反復連續(xù)工作。當按下停止按鈕I1.0后，系統(tǒng)并不馬上停止工作，而是完成最后一個周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。如果選擇的是單步工作方式，從初始步開始，按下啟動按鈕，系統(tǒng)

10、轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步的任務后，自動停止工作并停留在該步，再按下啟動按鈕，又往前走一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。3.9.1機械手PLC程序設(shè)計手動程序為了保證系統(tǒng)的安全運行，在手動程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖。1） 設(shè)置上升與下降之間、左行與右行之間的互鎖，以防止功能相反的兩個輸出同時為ON.2） 用限位開關(guān)I0.1、I0.2、I0.3、I0.4的常閉觸點限制機械手移動范圍。3） 上限位開關(guān)I0.2的常開觸點與控制左、右行的Q0.4和Q0.3的線圈串聯(lián)，機械手升到最高位置才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時與別的物體碰撞。4） 只允許機械手在最左或最右時上升、下降和松開工件。3.9.

11、2機械手PLC程序設(shè)計自動程序在圖3-4中，按下啟動按鈕I0.0及時，M2.0變成1狀態(tài)，機械手下降。與此同時，M0.1接通并自鎖。當下降到位后，撞擊下限位開關(guān)，I0.1的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得M2.1的線圈接通，同時M2.0的線圈斷開。Q0.1被置位，系統(tǒng)進入加緊狀態(tài)，計時器T37開始計時。經(jīng)過1S的計時后，計時器T37動作，常開觸點閉合，使得M2.2的線圈接通，同時M2.1的線圈斷開，Q0.2的線圈接通，系統(tǒng)進入上升狀態(tài)。當上升到位后，撞擊上限位開關(guān)，I0.0的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得M2.3的線圈接通，同時M2.2的線圈斷開。Q0.3的線圈接通，系統(tǒng)進入右行狀態(tài)。當右行

12、到位后，撞擊右行程開關(guān)，I0.3的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得M2.4的線圈接通，同時M2.3的線圈斷開。Q0.0的線圈接通，系統(tǒng)進入下降狀態(tài)。當下降到位后，撞擊下限位開關(guān)，I0.1的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得M2.5的線圈接通，同時M2.4的線圈斷開。Q0.1的線圈復位，系統(tǒng)進入松開狀態(tài)，計時器T38開始計時。經(jīng)過1S的計時后，計時器T38動作，常開觸點閉合，使得M2.6的線圈接通，同時M2.5的線圈斷開。Q0.2的線圈接通系統(tǒng)進入上升狀態(tài)。當上升到位后，撞擊上限位開關(guān)，I0.2的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使得M2.7的線圈接通，同時M2.6的線圈斷開，Q0.4的線圈接通，系統(tǒng)進

13、入左行狀態(tài)。當左行到位后，撞擊左行程開關(guān)，I0.4的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，Q0.0的線圈斷開。M0.1處于斷開狀態(tài)，因此，系統(tǒng)停止左行，并進入原點狀態(tài)。全自動工作方式：將轉(zhuǎn)換開關(guān)扳至全自動工作方式，按下啟動按鈕I0.0，M0.1接通。若系統(tǒng)處于原點狀態(tài)，則系統(tǒng)按下列過程循環(huán)進行：下降加緊上升右行下降放松上升左行下降。整個系統(tǒng)周而復始的工作，直至按下停止按鈕。3.9.3機械手PLC程序設(shè)計返回原點程序在初始狀態(tài)下，若系統(tǒng)不在原點時，則需要將系統(tǒng)返回原點。在回原點工作狀態(tài)下，I0.5為ON。按下啟動按鈕I0.0時，機械手可能處于任意狀態(tài)中，根據(jù)機械手所處狀態(tài)可以分成3中情況，可采用不同處理方

14、法：（1）夾緊裝置松開（Q0.1為0狀態(tài))表明機械手沒有夾持工件，應上升或左行，直接回原點。（2） 夾緊裝置處于夾緊狀態(tài)，機械手在最右邊 此時Q0.1和I0.3均為1狀態(tài)，應將工件搬運到B點后再回原點。（3） 夾緊裝置處于夾緊狀態(tài)，機械手不在最右邊 此時Q0.1為1狀態(tài)，右限位開關(guān)I0.3為0狀態(tài)。應先上行、右行、下降和松開工件，將工件搬運到B點后再回原點。4系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析4.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題1.先將PLC程序傳入S7-200-CPU 224PLC中，按下啟動按鈕，正常通電。2.當按下相對應的限位開關(guān)后，都會有相應的指示燈亮起。4.2結(jié)果分析經(jīng)調(diào)試測試該設(shè)計滿足以下要求：機械手需將工件從工作臺A移至工作臺B上，其動作過程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來驅(qū)動完成。此外，機械手在夾送工件工件右行到位后，如果工作臺B上的工件尚沒有運走，機械手則停止運動，待工作臺B上的工件被運走后，機械手才能下降?？偨Y(jié)為期兩周的電器控制與PLC課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我組同學在老師的指導下，取得了可喜的成績，課程設(shè)計作為S7-200 PLC編程及應用課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，相對獨立地設(shè)計和調(diào)試一個小型PLC應用系統(tǒng)或繼電器控制系統(tǒng)，為即將從事的專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。本次課程