机械手实验报告

1 / 15 机械手实验报告 中国矿业大学机电学院 机电综合实验中心实验报告 课程名称：机电综合试验 实验名称：机械手动作模拟 专业年级：机自 12-10 班 姓名：张立峰 学号： 06122676 姓名：张世超 学号： 03121200 姓名：孙培忠 学号： 14125143 姓名：殷猛 学号： 09123830 姓名：葛松 学号： 05122177 实验日期 _ _ 实验成绩 _ _ 指导教师 _ _ 机械手动作的模拟 摘 要 本文通过使用组态王软件进行组态模拟和运用SIMEINS S7-200PLC 控制系统，采用下位机执行，上位机监视控制的方法，构建完成机械手动作模拟控制系统。 关键词：组态王； plc；限位开关； ABSTRACT In this paper, by using the Kingview software 2 / 15 configuration simulation and application of SIMEINS S7-200PLC control system, using the next-bit machine execution, PC monitor control method, build complete robot motion simulation control system. Keywords： Kingview ； PLC； Limit switch； 第一章 绪论 实验目的 学会使用组态软件和 PLC 控制系统连接，采用下位机执行，上位机监视控制的方法，构建完成机械手动作模拟控制系统。 实验要求 阅读本实验参考资料及有关图样，了解一般控制装置的设计原则、方法和 步骤。 调研当今电气控制领域的新技术、新产品、新动向，用于指导设计过程， 使设计成果具有先进和创造性。 认真阅读实验要求，分析并进行流程分析，画出流程图。 应用 PLC 设计控制装置的控制程序。 设计电气控制装置的照明、指示 及报警等辅助电路。 绘制正式图样，要求用计算机绘图软件绘制电气控3 / 15 制电路图，用 STEP 7-Micro/Win32 编程软件编写梯形图。 实验内容 机械手处于原位时，上、下限位开关均接通，原位指示灯亮； 按下启动按钮，上限位开关断开，原位指示灯灭，下行指示灯亮； 下降到位下限位开关接通，下行指示灯灭，夹紧指示灯亮，延时后上行指 示灯亮同时下限位开关断开； 上升到位上限位开关接通，上行指示灯灭，右行指示灯亮同时上限位 开关 断开； 右行到位右限位开关接通，右行指示灯灭，下行指示灯亮； 下行到位下限位开关接通，下行指示灯灭，夹紧指示灯灭，延时后上升指 示灯亮； 上升到位上限位开关接通，上行指示灯灭，左行指示灯亮； 左行到位左限位开关接通，左行指示灯灭，原位指示灯亮，再次按下启动 4 / 15 按钮，将重复以上操作。 课程设计器材： TKPLC-1 型实验装置一台 安装了 STEP7-Micro/WIN32 编程软件和组态软 件的计算机一台。 PC/PPI 编程电缆一根。 连接导线若干。 PLC 的介绍 可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械 或生产过程。 基本结构 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示： PLC 的特点 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为 其特长；也能进行连续过程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周5 / 15 期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型 丰富的 I/O 接口模块，采用模块化结构，编程简单易学，安装简单，维修方便 组态王软件的介绍 概述 : 组态王软件加密锁分为开发版、运行版、 NetView、Internet 版和演示版。我们使用的是演示版，它支持 64 点，内置编程语言，开发系统在线运行 2 小时，支持运行环境在线运行 8 小时，可选用通讯驱动程序。 特点 它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用 Windows 的图形编辑功能，6 / 15 方便地构成监控画面，并以 动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 所绘界面如下 说明：正常状态电磁阀及限位开关关闭，显示红色，当某一限位开关接通或者执 行某一动作相应的指示灯由红色变为绿色。 信息系统工程硬件基础综合实验报告 机械手群控系统设计 2016 年 8 月 1 日 第一章 信息系统工程硬件基础综合实验的目的意义 . 3 实验目的 . 3 课 程 在 教 学 计 划 中 的 地 位 和 作用 . 3 第 二 章 机 械 手 群 控 系 统 软 硬 件 设 计 任务 .7 / 15 . 4 设 计 内 容 及 要求 . 4 课 程 设 计 的 要求 . 4 第 三 章 总 体 设 计 方案 . 5 设计思想 . 5 机 械 手 群 控 系 统 设 计 的 需 求 分析 . 5 实 验 设备 . 6 方 案 设计 .8 / 15 . 6 总体设计 . 7 总 体 硬 件 结 构 设计 . 7 总 体 软 件 流 程 设计 . 7 第四章 硬件设计 . 9 硬件设计概要 . 9 硬件电路设计系统原理图及其说明 . 12 第五章 软件设计 .9 / 15 . 13 流 程 图 及 其 说明 . 13 软 件 系 统 的 使 用 说明 . 18 第六章 系 统 调 试 与 使用 . 21 系统调试 . 21 使用说明 . 22 第 七 章 综 合 实 验 讨论 . 23 参考文10 / 15 献 . 23 附录 . 24 第一章 信息系统工程硬件基础综合实验的目的意义 实验目的 实验教学时课堂教学的补充、延伸和深化，是课程教学的重要组 成部分。实验教学的总目的是，通过与课堂教学的密切配合，巩固和扩充课堂讲授的理论知识，加深对课堂教学内容的理解；训练科学实验的基本技能和工程实践的基本方法，养成严谨的科学态度和工作作风，培养应用所学理论知识独立分析、解决实际问题的能力和实际动手能力。 课程在教学计划中的地位和作用 微机应用系统设计与综合实验课程是自动化专业本科生必修的一门技术基础课程。通过该课程的学习使学生对微机系统有一个全面的了解、掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法。为了使我们微 机应用课程设计目标更明确，要求更具体，学生收获更大，我们特编写课程设计任务书，学生可根据本人的爱好11 / 15 任选其中一个课题，要求独立完成课题，写出课程设计说明书，设计出电路原理图，说明工作原理，画出电路板图 ,编写程序及程序流程图。希望同学认真阅读本任务书，认真查阅资料与上机调试，圆满完成课程设计。 通过课程设计进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。计算机科学在应用上得到飞速发展，因此，学习这方面的知识必须紧密联系实际：掌握这方面的知识更要强调解决实际问题的能力。同学们要着重学会面对一个实际 问题，如何去自己收集资料，如何自己去学习新的知识，如何自己去制定解决问题的方案并通过实践不断地去分析和解决前进道路上的一切问题，最终到达胜利的彼岸。 第二章 机械手群控系统软硬件设计任务 设计内容及要求 在工业控制系统中，利用一台计算机对多台机械设备进行控制的应用越来越广泛，本实验旨在通过机械手群控系统的设计，使学生能够： 1. 了解微机在群控系统中的应用。 2. 熟悉计算机分时操作的原理和方法。 3. 掌握机械手群控系统的设计方 法和一般结构。 课程设计的要求 设计一个由微机控制两台机械手完成指定操作序列的控制系统，要求被控制的机械手的动作顺序按照事先设定12 / 15 的操作顺序进行。具体要求如下： 1. 对两台机械手进行群控操作，使它们能够完成：平伸、平缩、 上升、下降、左旋、右旋、握紧和松开等 8 种基本操作。 2. 两台机械手的基本操作顺序可以不同，可有由用户自行设定。 3. 在实验中，可以用继电器和 LED 显示灯来模拟机械手的各个基 本操作的状态；而用钮子开 关来模拟机械手的各个动作是否完成的状态信号。 第三章 总体设计方案 设计思想 利用一台微机同时控制几台甚至几十台机械设备工作的系统被称为“微机群控”系统，实际上该群控系统是利用微机时分操作的原理来实现的。也就是说，微机将一直处于一种繁忙的中断方式之中，在微机对每一次中断响应的过程中，微机将控制完成某一台设备的一个动作。因此，实现微机群控的基本条件是所有被控设备的工作均为单一动作的组合，并且每一个单一动作都能够由开关量来控制。机械手的操作过程就恰好可以满足这一条件。 实验要求用 C 程序进行编写，进一步锻炼同学们用 C13 / 15 语言设计微机实验的能力，因此，应该在进行需求分析的基础上，先进行总体功能设计和设计方案设计，主要对各个功能模块接口和功能进行分析和设计，这样程序的可阅读性和可调试就比较好，易于程序功能扩展和调试。 设计中，将功能写成过程函数的形式，便于调用和调试；对于各个端口的使用，通过符号进行定义，这样程序的通用性和移植性也比较好。 机械手群控系统设计的需求分析 结合本实验的基本要求，考虑到实验平台的限制，通过分析和设计，本实 验要实现如下功能 : 1) 两台机械手的基本操作顺序可以不同，可有由用户自行设定。 2) 在实验中，可以用继电器和 LED 显示灯来模拟机械手的各个基本操作的状态；而用钮子开关来模拟机械手的各个动作是否完成的状态信号。 3) 对两台机械手进行群控操作，使它们能够完成：平伸、平缩、上升、下降、左旋、右旋、握紧和松开等 8 种基本操作。 中央民族大学 PLC 实验报告 题 目：机械手动作的模拟 班 级： 1 自动化 学生姓名：学 号：指导教师 ：张 14 / 15 实验二十 机械手动作的模拟 一、实验目的 用数据移位指令来实现机械手动作的模拟 二、实验说明 下图为一个将工件由 A 处传送到 B 处的机械手，上升 /下降和左移 /右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧 /放松由单线圈二位电磁阀推动