基于PLC的坐标式机械手毕业论文

I内容摘要随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（即可编程控制器）在工业控制领域内得到十分广泛地应用。PLC 是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。本文介绍了 S7-200PLC 的坐标式机械手的控制系统，利用 PLC 程序控制机械手实现流水作业。本设计采用西门子公司 S7-200 系列，CPU224 型 PLC 进行试验，运用 STEP7-Micro/WIN32 编程软件进行编程。主要功能是循环的将物件从 A 地运往 B 地。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术，检测技术等。由 PLC 接收来自外部的输入信号（包括开关机、限位指令、传感器信号指令等） ，并控制双线圈二位电磁阀来控制机械手的夹紧或松开。关键词：机械手控制；可编程控制器；S7-200PLC目 录内容摘要 .I引 言 .11、总体设计方案 .31.1 控制要求 .32、系统的硬件设计 .52.1 PLC 的选型 .52.2 I/O 分配表 .52.3 硬件接线图 .63、系统的软件设计 .73.1 程序设计的流程图 .73.2 程序设计梯形图 .84、系统调试 .114.1 自动控制调试图 .114.2 手动控制调试图 .165、设计总结 .19参考文献 .201引 言在我国飞速发展的现代化经济中，工业生产力的高低是衡量发展快慢的重要因素。在不断发展的工业经济中，操作工人的生产环境愈加恶劣，这使得在要求提高工人操作技能的同时，也使他们的工作安全也受到了不同程度的威胁。随着一系列现代化设备的推进，大大的减轻了操作工人的劳动强度，对于以前那些操作困难、操作危险的工业操作，都是通过操作工人远程控制自动化设备自动完成生产的。这不但可以避免一些有害物质对操作工人的伤害，还可以提高工厂的生产效率。 在各国的工业制造中，机械手技术是应用最为广泛的一种技术1。它能够按照人们的事先要求完成相应的操作，有的机械手还带反馈能力，能够根据生产条件的变化自动的调整生产操作，使生产的质量和稳定性得到提高。目前在一些生产的机床和焊接的行业中，得到大量的应用。机械手的使用不但缩减了工业的生产成本，还提高了工业的生产效率和生产质量，促进了社会的现代化发展。机械手技术是一门涉及多领域的跨学科综合性技术。近年来，机械手的发展越加的迅速，电子技术、计算机技术、传感器技术以及一些最新的技术也在机械手中有了应用。机械手技术的使用，已经是我国的工业发展的重要组成部分。 PLC 技术能够远程的控制工业生产对象，实现工业的自动化生产。PLC 技术在机械手中的应用，在满足完成工业生产操作的同时，也大大的改善了工人的操作环境，提高了产品的质量，对自动化技术的发展有着重要的意义。 同时，机械手可以能够借助软件的编程，对不同的生产对象，完成不同的控制，提高了生产的效率。目前，在一些对人力要求较高的工业中，基本上都有使用机械手技术，用来减轻人力的需求和更好的控制，实现产业的最大化。 机械手有着 40 多年的发展历史，是一种类似于机器人的生产设备。它能够完成事先编辑好的操作程序，在各种工业条件都能有条不紊的作业。它有着人的智能性和机器的适应性，在现代化经济发展中有着广阔的前景。 机械手是一种能够在各种条件下工作的设备，它的工作主要是模仿人手的操作，并且可以通过改变控制程序实现不同的操作的多功能机器。 机械手因其对工业生产具有积极作用而被人们所认识。因它能代替人们在一些条件恶劣的场合，在保证生产质量的同时完成生产工序，大大的提高了工业生产率，受到了各国的强烈重视。尤其在一些带有放射性和强污染性的场合，投入研究的财力和物力更加之多。 机械手大致可分为三类。第一类独立机械手，第二类人工操作机械手，2第三类专用机械手。独立机械手又可称为通用机械手，独立机械手顾名思义就是独立的不需要人工操作的机械手，而且它不附属于主机，在拥有一般机械手传统功能的同时还拥有记忆智能功能。人工操作机械手简称操作机，它由原子和军事工业发展而来，后来发展到通信行业，在星球的探测中用通信设备控制机械手对星球进行探测。专业机械手是专门用来工厂机床的下料和传送的机械手，它一般附属于自动生产的生产线上或生产机床上，除少数工序外，它的操作工序都是由主机驱动且固定地为主机服务。 本设计所设计的机械手属于独立机械手，即通用机械手。 31、总体设计方案1.1 控制要求如图 1 坐标式机械抓手控制示意图所示，其控制要求主要有：图 1 机械手控制示意图原位下降夹紧上升左移下降放松上升右移123456789图 2 工作过程图自动控制流程:1. 接通电源，原位指示灯点亮；开关 I0.7 常闭闭合；2. 按下启动按钮 I0.0，机械手下移；3. 机械手下移到指定位置后抓住 D 点的工件；并等待 10 秒；44. 10 秒后机械手上移；5. 机械手上移到指定位置后停止上移，并开始左移；6. 机械手左右到指定位置后停止左移，并开始下移；7. 机械手下移到指定位置后停止下移，放开工件并等待 10 秒；8. 10 秒后机械手开始上移；9. 上移到指定位置后停止上移，然后机械手右移，同时传送带开始工作；机械手右移到原位后停止右移，传送带停止工作，然后机械手下移，循环上述动作。10. 当按下停止按钮 I0.6 后，机械手继续完成一次动作流程后停止在原位。手动控制流程：1. 接通电源，I0.7 常闭断开；2. 按下按钮 I1.0，机械手下移，放开按钮或者下移到指定位置后停止下移；3. 按下按钮 I1.1，机械后上移，放开按钮或者上移到指定位置后停止上移；4. 按下按钮 I1.2，机械手左移，放开按钮或者左移到指定位置后停止左移；5. 按下按钮 I1.3，机械手右移，放开按钮或者右移到指定位置后停止右移；6. 按下按钮 I0.4，电动机启动，传送带工作，直到放开 I0.4 传送带停止工作；52、系统的硬件设计2.1 PLC 的选型S7-200PLC 它有四种不同的型号，由于设计要求有 13 个输入点和 7 个输出点，因而选择 S7-CPU224 最为合适。CPU224 主机数字量 I/O 点为 14 输入/10 输出共 24 个；扩展能力强，可连续7 个扩展模块，最大扩展至 168 个数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点；13KB 程序和数据存取空间；6 个独立的 30KHz 高数计数器， 2 路独立的 20KHz 高数缓冲输出，具有 PID 控制器；I/O 端子排可能很容易地整体拆卸，是具有较强控制能力的控制器。2.2 I/O 分配表输入点 输出点名称 地址 功能 名称 地址 功能SB1 I0.0 启动按钮 HL Q0.6 原始位指示灯SQ1 I0.1 左限位开关 YV1 Q0.0 A 臂左移SQ2 I0.2 右限位开关 YV2 Q0.1 A 臂右移SQ3 I0.3 下限位开关 YV3 Q0.2 B 臂上移SQ4 I0.4 上限位开关 YV4 Q0.3 B 臂下移SQ5 I0.5 E 点有无工件 YV5 Q0.4 抓手 CSB2 I0.6 停止按钮 YV6 Q0.5 电动机 MCSQ6 I0.7 自动手动切换按钮SB3 I1.0 手动下移