电气11级电气控制课程设计-报告模板.doc

电气控制课程设计设计题目：基于S7-200 PLC机械手自动控制系统的设计姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 成绩评定： 201*年*月*日1. 控制系统的要求图1为传送工件的某机械手的工作示意图，其任务是将工件从传送带A搬运到传送带B。按下起动按钮后，传送带A开始运行直到光电开关KF检测到物体，才停止，同时机械手下降；下降到位后机械手夹紧物体，2s后开始上升，而机械手保持夹紧；上升到位左转，左转到位下降；下降到位机械手松开，2s后机械手上升；上升到位后，传送带B开始运行，同时机械手右转；右转到位，传送带B停止。机械手返回原位后，自动启动传送带A运转，进行下一个循环。当按下停止按钮时，使移位寄存器复位，机械手立即停止工作。机械手的上升、下降和左转、右转的执行，分别由双线圈两位电磁阀控制汽缸的运动控制。当下降电磁阀通电，机械手下降，若下降电磁阀断电，机械手停止下降，保持现有的动作状态，同样上升电磁阀、左转和右转电磁阀的控制过程亦然。而夹紧/放松则是由单线圈的两位电磁阀控制汽缸的运动来实现，线圈通电时执行夹紧动作，断电时执行放松动作。并且要求只有当机械手处于上限位时才能进行左/右移动，因此，在左右转动时用上限条件作为联锁保护。由于上下运动，左右转动采用双线圈两位电磁阀控制，两个线圈不能同时通电，因此在上/下、左/右运动的电路中须设置互锁环节。为了保证机械手动作准确，机械手上安装了限位开关BG1、BG2、BG3、BG4，分别对机械手进行上升、下降、左转、右转等动作的限位，并给出动作到位的信号。 光电开关KF负责检测传送带A上的工件是否到位，到位后机械手开始动作。图1 机械手控制示意图2. 系统设计思路依据系统设计要求，机械手控制的工作过程如图2所示，一个工作周期有八个顺序执行的动作，即为： 原位 下降 夹紧 上升 右移 左移 上升 放松 下降图2 机械手控制工作过程从控制要求可以看出，输入信号需要一个启动按钮SF1（I0. 0）来完成机械手的启动，还需要一个停止按钮SF2（I0.5）用来停止运行。机械手运动的限位开关有4个，上升限位开关BG1、下降限位开关BG2、左转限位开关BG3和右转限位开关BG4，以及传送带A上光电开关KF的输入信号I0.6，共有7个输入信号。输出信号有机械手上升驱动电磁阀MB1、下降电磁阀MB2、左转电磁阀MB3、右转电磁阀MB4和机械手抓紧/放松驱动电磁阀MB5，以及控制传送带A和B运行的接触器QA1和QA2，共有7个输出信号。3 .系统硬件设计3.1 硬件设计系统选用的是西门子可编程序控制器 S7-200系列，根据控制要求，系统所需的输入信号为7 个点， 输出信号为7 个点，可选用PLC的型号为CPU224。它共有 14 个输入点， 10 个输出点， 能够满足系统的控制要求，其PLC输入/输出接线如图3所示。图3 PLC输入输出接线图（2） I/O 端子的地址分配进行I/O设置后，I/O端子分配如表1所示。表1 I/O端子分配表输入输出地址功能地址功能I0.0起动按钮SF1Q0.1上升MB1I0.1上升限位BG1Q0.2下降MB2I0.2下降限位BG2Q0.3左转MB3I0.3左转限位BG3Q0.4右转MB4I0.4右转限位BG4Q0.5夹紧MB5I0.5停止按钮SF2Q0.6传送带A（QA1）I0.6光电开关KFQ0.7传送带B（QA2）4. 系统软件设计根据控制要求，机械手的工作过程是顺序执行的，一个工作周期由8步组成。因此，可先设计出顺序功能图，如图4所示。根据顺序功能图再设计出梯形图程序，如图5所示。顺序功能图是一个按顺序动作的步进控制系统，在本例中采用移位寄存器编程方图4 机械手自动控制的顺序功能图法。用移位寄存器M10.1M11.2位代表流程图的各步，两步之间的转换条件满足时，进入下一步。移位寄存器的数据输入端DATA（M10.0）由M10.1M11.1各位的常闭接点、上升限位的标志位M1.0、右转限位的标志位M1.1及传送带A检测到工件的标志位M1.2串联组成，即当机械手处于原位，各工步未起动时，若光电开关KF检测到工件，则M10.0置1，这作为输入的数据，同时这也作为第一个移位脉冲信号。以后的移位脉冲信号由代表步位状态中间继电器的常开接点和代表处于该步位的转换条件接点串联支路依次并联组成。在M10.0线圈回路中，串联M10.1M11.1各位的常闭接点，是为了防止机械手在还没有回到原位的运行过程中移位寄存器的数据输入端再次置1，因为移位寄存器中的“1”信号在M10.1M11.1之间依次移动时，各步状态位对应的常闭接点总有一个处于断开状态。当“1”信号移到M11.2时，机械手回到原位，此时移位寄存器的数据输入端重新置1，若起动电路保持接通（M0.0=1），机械手将重复工作。程序中标志位M1.3代表机械手是否夹紧。图5 机械手自动控制的程序梯形图参考文献 1西门子(中国)有限公司.S7-200CN可编程序控制器.产品样本，2009.2西门子(中国)有限公司.S7-200可编程控制器系统手册.8版，2005.2、各部分具体要求如下2.1目录包括正文所有章节、参考文献、附录（如有）、致谢。“目录”二字用三号字、黑体、居中书写，“目”与“录”之间空四格。目录的各层次题目应简明扼要，其中第一层次题目采用小三号黑体字，第二层次题目采用四号黑体字，第三层次题目采用四号楷体字。题目和页码间用“”相连，并标明页码。详见模板。2.2正文正文内容序号采用如下格式：1(空一格) (小三号、黑体、左顶格)11(空一格)(四号、黑体、左顶格)111(空一格) (四号、楷体、左顶格)正文(小四号、宋体)详见模板。2.3参考文献参考文献篇数为3篇以上，一律放在正文后，不得放在各章之后。应根据中国学术期刊检索与评价数据规范的要求书写参考文献。作者只写到第三位，余者写“等”，英文作者超过3人写“et al”(斜体)。参考文献类型及其标识参考文献类型专著论文集报纸文章期刊文章学位论文报告标准专利文献类型标识MCNJDRSP电子参考文献类型数据库计算机程序电子公告电子文献类型标识DBCPEB参考文献的编排格式和示例如下：1、专著序号 作者.文献题名M.出版地:出版者,出版年.起止页码(任选).例：4 牛光庭.建筑材料M.北京:水利电力出版社,1993.2、学位论文序号 作者.文献题名D.所在地:作者单位,年度.例：1 刘伟.汉字不同视觉识别方式的理论和实证研究D.北京:北京师范大学心理系，1998.3、报告序号 作者.文献题名R.所在地:作者单位,年度.例：1 白秀水，刘敢，任保平. 西安金融、人才、技术三大要素市场培育与发展研究R. 西安:陕西师范大学西北经济发展研究中心,1998.4、期刊文章序号 作者.文献题名J.刊名,年,卷号(期号):起止页码.例：1 赵强,孟祥龙.增强自调匀整混合环控制稳定性的研究J.纺织学报,2004,25（6）:7-9. 2 Nagai N, Nagata K, et al. Quercetin Suppresses Heat Shock Response by Down-regulation of HSFIJ.Biochemical and Research Communication,2002,208(3):1105.5、论文集中的文献序号 作者.文献题名A.论文集主编. 论文集名C.出版地：出版者,出版年.起止页码.例：1 钟文发.非线性规划在可燃毒物配置中的应用A.赵玮.运筹学的理论与应用中国运筹学会第五届大会论文集C.西安:西安电子科技大学出版社,1996.468-471.6、报纸文章序号 作者.文献题名N.报纸名,出版日期(版次).例：1 李大伦.经济全球化的重要性N.光明日报,1998-12-27（3）.7、国际、国家标准序号 标准编号,标准名称S.例：10 GB50023-95，建筑抗震鉴定标准S.8、专利序号 专利所有者.专利题名P.专利国别:专利号,出版日期.例：6 孔一庆.一种硅材料的制备方法P.中国专利:CN891056088,1982-05-02.9、电子文献序号 作者.电子文献题名电子文献及载体类型标识.电子文献的出处或可获得地址,发表或更新日期/引用日期（任选）.例：1 王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展EB/OL./pub/wml.txt/980810-2.html,1998-08-16/1998-10-0410、各种未定义类型的文献序号 作者.文献题名Z.出版地：出版者,出版年.以上序号用中扩号，与文字之间空一格。如果需要两行的，第二行文字要位于序号的后边，与第一行文字对齐。中文的用五号宋体，外文的用五号Times New Roman字体。行间距单倍行距。3 几点具体要求3.1语言表述1、要做到数据可靠、推理严谨、立论正确。论述必须简明扼要、重点突出，对同行专业人员已熟知的常识性内容，尽量减少叙述。2、论文中如出现一些非通用性的新名词、术语或概念，需做出解释。3.2 标题和层次标题要重点突出，简明扼要，层次要清楚。3.3 页眉和页码1、页眉从正文开始至“参考文献”部分，一律为“武汉纺织大学课程设计”，采用五号宋体字、居中书写。2、页码从正文开始至“参考文献”部分，按阿拉伯数字连续居中编排。3.4 图、表、公式图: a.图中术语、符号、单位等应与文中的术语、符号、单位一致。b.图必须要有图序、图名，图序及图名居中置于图的下方，用五号宋体字。表: a.表中参数应标明量和单位的符号。b.表必须要有表序、表名，表序及表名居中置于表的上方。c.表序、表名和表内内容一律用五号宋体字。公式: 编号用括号括起来写在右边行末,其间不加虚线，公式用五号Times New Rom