基于S7-200PLC的坐标式----机械手控制系统设计

学号学号 电气控制与可编程控制技术电气控制与可编程控制技术 课课 程程 设设 计计 2009 级本科 级本科 题题 目 目 基于基于 S7 200PLCS7 200PLC 的坐标式的坐标式 机械手控制系统设计机械手控制系统设计 系 部 院 系 部 院 物物理理与与机机电电工工程程学学院院 专专 业 业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 作者姓名 作者姓名 曹曹 国国 虎虎 指导教师 指导教师 张张 静静 职称 职称 副教授副教授 完成日期 完成日期 2012 年年 12 月月 14 日日 课程设计任务书 2012 年 秋 季学期 学 生 姓 名曹国虎学 号 专 业 方 向电力系统班 级09 级 1 班 题 目 名 称 基于 S7 200PLC 的坐标式机械抓手控制系统设计 一 设计要求 设计一个基于 S7 200PLC 的坐标式机械抓手控制系统 实现下图的控 制功能 二 设计任务及编写要求 学生根据控制要求 明确设计任务 拟定设计方案与进度计划 运用 所学的理论知识 进行坐标式机械抓手控制系统设计 硬件系统设计 软 件系统设计 提高理论知识工程应用能力 系统调试能力 分析问题与解 决问题的能力 1 设计出硬件系统的接线图 软件系统流程图等 2 进行 PLC 控制程序设计 做出程序梯形图 3 进行系统调试 实现坐标式机械抓手的控制要求 三 设计进度及安排 第一周 星期一 二 讲解设计课题内容 布置任务及要求 星期三 四 PLC 输入输出接线图 初步设计 星期五 梯形图 控制面板图初步设计 第二周 星期一 二 PLC I O 接线图 梯形图 控制面板的修改 星期三 四 绘图 系统调试 写说明书及操作使用说 明 星期五 完善上述设计内容 装订设计说明书 答 辩 指导教师签字 年 月 日 目录目录 一 设计目的 1 二 设计任务及要求 1 2 1 控制要求 1 2 2 设计任务 2 三 系统的硬件设计 2 3 1 PLC 的选型 2 3 2 I O 分配表 3 3 3 硬件接线图 3 3 4 PLC 外围端子接线图 4 四 系统的软件设计 4 4 1 程序设计的流程图 4 4 2 程序设计顺序功能图 5 4 3 程序设计梯形图 7 五 系统调试 11 六 设计总结 16 七 参考文献 17 1 一 设计目的一 设计目的 通过对 S7 200PLC 的坐标式机械抓手控制系统的工作原理分析 系统设计 编程及上机调试工作的实践 了解了电器控制系统的一般设计思路 熟悉和掌 握了外围电路系统和软件设计的方法 并掌握利用 PC 对 PLC 工作状况进行监控 的方法 二 设计任务及要求二 设计任务及要求 2 12 1 控制要求控制要求 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 1 234 5 678 9 图 2 工作过程图 2 1 只要 D 点有工件 机械手臂先下降 将工件抓取后上升 2 将工件抓取搬运到 E 点上方 机械手再次下降后放开工件 3 机械手臂上升 最后机械手臂回到原点 4 C 缸在抓取或放开工件后 都需要 10s 的延时 5 当 E 点有工件且 B 缸已上升到 LS4 时 传送带电机转动以运走工件 2 22 2 设计任务设计任务 根据控制要求 明确设计任务 拟定设计方案与进度计划 运用设计方案 与进度计划 运用所学的理论知识 进行基于 S7 200PLC 的坐标式机械抓手原 理设计 硬件系统设计 软件系统设计 提高理论知识工程应用能力 系统调 试能力 分析问题与解决问题的能力 主要内容包括 1 设计出硬件系统的接线图 软件系统流程图等 2 进行 PLC 控制程序设计 做出程序梯形图 3 进行系统调试 实现坐标式机械抓手的控制要求 三 系统的硬件设计三 系统的硬件设计 3 13 1 PLCPLC 的选型的选型 S7 200PLC 它有四种不同的型号 由于设计要求有 6 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 是具有将强控 制能力的控制器 3 3 23 2 I OI O 分配表分配表 表 1 I O 分配表 输入点输出点 名称地址功能名称地址功能 LS0I0 0启动按钮HLQ0 6原始位指示灯 LS1I0 1左限位开关YV1Q0 0A 臂左移 LS2I0 2右限位开关YV2Q0 1A 臂右移 LS3I0 3下限位开关YV3Q0 2B 臂上移 LS4I0 4上限位开关YV4Q0 3B 臂下移 LS5I0 5E 点有无工件YV5Q0 4抓手 C YV6Q0 5电动机 MC 3 33 3 硬件接线图硬件接线图 原始位指示 灯 左移电磁阀 上移电磁阀 下移电磁阀 S7 200 CPU224 LS1 LS2 LS3 LS4 LS5 LS0 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 YV6 HL I0 0 I0 1 I0 2 I0 3 I0 4 I0 5 COM L M Q0 0 Q0 1 Q0 2 Q0 3 Q0 4 Q0 5 Q0 6 COM 右移电磁阀 启动按钮 左限位开关 右限位开关 下限位开关 上限位开关 E 有无工件 抓手C 电磁阀 电动机电磁 阀 图 3 坐标式机械抓手控制系统的 PLC 硬件接线图 4 3 4 PLC 外围端子接线图外围端子接线图 1L 0 0 0 1 0 2 0 3 2L 0 4 0 5 0 6 3L 0 7 1 0 1 1 N L1 AC 1M 0 0 0 1 0 20 30 4 0 50 6 0 7 2M 1 01 11 2 1 3 1 41 5M L 24V 电源输出 L L L N N N 120 240 AC电源 启 动 按 钮 左 限 限 位 开 关 右 限 限 位 开 关 下 限 限 位 开 关 上 限 限 位 开 关 E 点 有 无 工 件 左 移 电 磁 阀 右 移 电 磁 阀 上 移 电 磁 阀 下 移 电 磁 阀 抓 手 机 磁 阀 电 动 机 M 指 示 灯 图 4 PLC 外围端子接线图 四 系统的软件设计四 系统的软件设计 4 14 1 程序设计的流程图程序设计的流程图 程序设计流程图如图 5 示 5 起始位置 B下降 C加紧 B上升 A左移 B下降 C松开 B上升 A右移 M运转 图 5 程序流程图 4 24 2 程序设计程序设计顺序功能图顺序功能图 顺序功能图如图 6 所示 6 S0 0 S0 1 S0 2 S0 3 S0 4 S0 5 S0 6 S0 7 S1 0 Q0 6接通 Q0 3接通 Q0 4接通 启动定时器T37 Q0 2接通 Q0 0接通 Q0 3接通 Q0 4断电 启动定时器T38 Q0 2接通 Q0 1接通 Q0 5接通 SM0 1 I0 0 I0 3 T37 I0 4 I0 1 I0 3 T38 I0 4 I0 5 I0 2 图 6 顺序功能图 7 4 34 3 程序设计梯形图程序设计梯形图 8 9 10 11 五 系统调试五 系统调试 图 7 初始状态的监控状态 12 图 8 机械手下降的监控状态 图 9 抓手加紧的监控状态 13 图 10 机械手加紧物体后上升的监控状态 图 11 机械手左移的监控状态 14 图 12 机械手夹着物体下降的监控状态 图 13 机械手松开物体的监控状态 15 图 14 机械手松开物体后上升的监控状态 图 15 机械手右移 电动机运转的监控状态 16 6 设计总结设计总结 在经过两周的 PLC 课程设计的学习 我们都曾以为自己熟练地掌握了 PLC 课程设计的诀窍 但当自己真正的参与其中 真正的自己动手动脑之后 才发 觉实际解决一项问题有多么困难 但在这个过程中 我们所收获的也是更加巨 大的 在本次设计中 我学会了运用 Microsoft Visio 画图软件绘制电气接线图 对电气的操作规范有了深刻的认识 在程序设计中首先要总体设计程序思路 然后分块设计 在程序设计中 通过亲自写程序 我更加理解了 PLC 基本指令 的使用方法 也对基本指令的具体运用有了深刻的概念 通过这次课程设计 我对 PLC 的认识进一步加强 同时加强了自己的动手 实际操作能力 当然本次课程设计是以小组形式开展 在这次设计中也更加认 识到了小组团队合作的重要性 在合作中遇 17 七 参考文献七 参考文献 1 张晓锋