显像管搬运机械手控制设计.

1、目录 前言1. 1. 课程设计的任务和要求 3 1.1设计题目 显像管搬运机械手控制设计 3 1.2设计内容：3. 1.3 设计要求：4. 2. 总体设计4. 2.1 PLC 选型4. 2.2 PLC端子分配.4. 2.2.1显像管搬运机械手I/O点及地址分配 4 2.2.2 开关按钮设计 6. 2.2.3端子接线图7. 3. PLC程序设计 8. 3.1 设计思想.8. 3.2 PLC顺序功能图设计9. 3.2.1自动控制顺序功能图9. 3.2.2复位控制顺序功能图1.1 3.3 PLC梯形图设计1.2 3.4 PLC 指令19 结束语22 参考文献23 机电传动控制技术课程设计说明书 、八

2、,、 刖言 机电传动控制”是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课。它是研 究解决与生产机械的电气传动控制有关的问题，介绍常用控制电路以及控制电路 设计，以及可编程控制器的原理和编程等。 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控 制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控 制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此， 今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Per

3、sonal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC PLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令， 执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出 等组件，控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展，PLC已十分成熟与完 善，并开发了模拟量闭环控制功能。 世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限 于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的 PLC主要由分立元件和中小规 模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代 初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PL

4、C增加了运算、数 据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟 悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图 类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继 电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世 纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入 可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠 的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业 中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。

5、 这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这 个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上 升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。我国可编程控制器的引进、应用、 研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控 制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前， 我国自己已可以生产中小型可编程控制器。 21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多 地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智 能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型

6、方向发展；从 产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备 的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产 多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际 市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制 器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展 方向。目前的计算机集散控制系统 DCS (Distributed Control System)中已有大 量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控 制网络和国际通用网络的重要组成部分， 将在工业及工

7、业以外的众多领域发挥越 来越大的作用。 27 1. 课程设计的任务和要求 1.1设计题目：显像管搬运机械手控制设计 搬运机械手包括：摆动缸、燕尾缸、下臂缸、吸盘升降缸、钳口合龙缸、吸 盘、回转电机。每个汽缸的双向动作都有限位检测开关。控制流程如下图所示。 其中“摆动到清洗机”动作执行，除了图中的前提条件外，还有“清洗机到位” 的附加条件。 图1.1显像管搬运机械手工作循环流程图 1.2设计内容： 1）完成课程设计指导书所要求的控制 2）按停止按钮，完成当前循环后再停。 3）按复位按钮，立即返回原位停止。 4）要求可以实现手动、单周期、连续控制 1.3设计要求： 1）设计端子分配图和顺序功能图

8、2）设计并调试PLC控制梯形图 3）撰写设计说明书 2. 总体设计 2.1 PLC选型 2.1.1 PLC主机：选择西门子CTS7 222-1BL22系列作为机械手控制系统的主 控机。 2.1.2 限位开关:SQ1, SQ2, SQ3, SQ4, SQ5, SQ6, SQ7, SQ8, SQ9, SQ10, SQ11, SQ12用来指示机械手已到达左位或者是下位，右位，前后摆限位，传送 限位，钳口打开/合拢限位。 2.1.3手动程序：选择开关选择手动档位（11.6）,执行程序的每一步都是由手动 来实现的，可以实现手动显像管传送（12.1）手动燕尾伸出（I2.2）,手动燕尾缩 回（I2.3）手动

9、下臂抬起（I2.4）,实现下臂下放（I2.5）,手动调整电机（I2.6）, 手动钳口合拢（I2.7）,手动钳口打开（I3.0）,手动吸/放显像管（I3.1）,手动摆 动复位（I3.2）,手动摆到清洗机（I3.3）,手动转盘回转（I3.4）,手动转盘复位 （I3.5）,手动吸盘下降（I3.6）,手动吸盘上升（I3.7）, 2.1.4复位按钮I0.2:按动此按钮，终止一切动作，使其回原点停止。 2.1.5启动按钮I0.0:用于使机械手初始上电工作。 停止按钮I0.1:用于使整个工作过程结束。 2.1.6连续选择开关I2.0 :使整个工作过程循环几个周期。 2.1.7单周期选择开关I1.7:使整个工

10、作循环一周期后回原点。 2.2 PLC端子分配 2.2.1显像管搬运机械手I/O点及地址分配 显像管搬运机械手I/O分配表 表2.1 输入 作用 代号 输出 作用 10.0 启动 SB1 Q0.0 显像管传送 10.1 停止 SB2 Q0.1 燕尾伸出 I0.2 复位 SB3 Q0.2 燕尾缩回 I0.3 下限位开关 SQ1 Q0.3 下臂抬起 I0.4 上限位开关 SQ2 Q0.4 下臂下放 I0.5 左限位开关 SQ3 Q0.5 调整电机工作 I0.6 右限位开关 SQ4 Q0.6 钳口合拢 I0.7 左回转限位 SQ5 Q0.7 钳口打开 I1.0 右回转限位 SQ6 Q1.0 吸盘吸显

11、像管（S、R） 11.1 前摆限位 SQ7 Q1.1 摆动到清洗机 11.2 后摆限位 SQ8 Q1.2 摆动复位 11.3 显像管传送限位 SQ9 Q1.3 转盘回转 11.4 钳口打开限位 SQ10 Q1.4 转盘复位 11.5 钳口合拢限位: SQ11 Q1.5 吸盘上升 11.6 手动/自动转换 SB4 Q1.6 吸盘下降 11.7 单周期 SB5 Q1.7 报警 I2.0 连续 SB6 I2.1 手动显像管传送 SB7 I2.2 手动燕尾伸出 SB8 I2.3 手动燕尾缩回 SB9 I2.4 手动下臂抬起 SB10 I2.5 手动下臂下放 SB11 I2.6 手动调整电机 SB12

12、I2.7 手动钳口合拢 SB13 I3.0 手动钳口打开 SB14 I3.1 手动吸显像管 SB15 I3.2 手动摆动复位 SB16 I3.3 手动摆到清洗机 SB17 I3.4 手动转盘回转 SB18 I3.5 手动转盘复位 SB19 I3.6 手动吸盘下降 SB20 I3.7 手动吸盘上升 SB21 I4.0 清洗机摆动到位 SQ12 222开关按钮设计 图2.2开关按钮设计图 223端子接线图 it ft F M n M 1 1- i f T 爲:E c MF I & t 舟巴一二二二鱼rf r K皺 韶甌 mt lfO uir fmtft mm 图2.3端子分配图 3. PLC程序设

13、计 3.1设计思想 1. 初始状态：由选择快关（连续或单周期）接通初始状态，机械手需处于初始 端，左限位开关闭合。 2. 按启动按钮10.0，执行下列程序： （1）.显像管开始传送，显像管传送到位后，燕尾伸出，伸出到位后，下臂开 始抬起，抬起到位后。燕尾开始缩回定时器3s，如果定时器T37 3s时间未到还 缩回到位就执行钳口合拢和调整电动机工作，如果3s时间到未缩回到位就开始 报警5s时间到后返回初始位置。 （2） .当钳口合拢到位时，同时执行钳口打开 Q0.7和吸盘开始吸显像管Q1.0当 钳口打开到位和定时器T39 3s时间到后，清洗机到位I4.0,摆动到清洗机Q1.1, 摆动到I1.2后，

14、定时器T40定时2s，2s时间到后开始燕尾在伸出 Q0.1和转盘开 始回转Q1.3。 （3）.当燕尾伸出到10.6和转盘回转到11.0后，下臂开始下放。当下臂下放到下 限位开关I0.3后，燕尾开始缩回，缩回到左限位开关I0.5后，吸盘开始下降， 当下降到到下限位开关I0.3后，吸盘放显像管Q1.0和定时器T41开始定时3s， 3s时间到后开始执行吸盘上升 Q1.5和摆动复位Q1.2、定时器T42开始延时2s， 当时间到后和摆动到位后和吸盘上升到位后开始等待。 3. 循环： 如果选择开关选择单周期档位，当时间到和摆动复位和吸盘上升后直接返 回到初始步，等待下一次接通。 如果选择的的是连续档位，则

15、就会回到M0.1状态自动开始下一周期循环。 如果选的是手动档位，每一步都是由手动按钮开关控制。 4. 复位：按动I0.2，停止一切操作，同时接通 Q1.5吸盘上升和摆动复位Q1.2、 回转复位Q1.4、下臂下放Q0.4、燕尾缩回Q0.2到原点。 5. 停止：按动停止按钮I0.1，需运行当前循环后再停。 3.2 PLC顺序功能图设计 3.2.1自动控制顺序功能图 KUlt 一一面 图3.2自动控制顺序功能图 322复位控制顺序功能图 3.3 PLC梯形图设计 3.3.1自动控制顺序功能图 MOUIO.AMO.4M lMO.a H I1I_I I1 IC TZ-3I Ml II . 3 4 Ml

16、v Irwo 矿 kc H-IB- U1 _5 * .* 7 .三 10.3 ui .e c s Mt2V 1 c二 T HIM TOM L RT 10O mnt=u T4 1 iwt2.7 HwtO.O no o ko. i 1 |X丿 T42 INITOIM 2Q - FT 1OQ Vrt* iNwtwoirlc 30 M3. 1 IT脅之 311 M3.3 Fk 3 匸 U孚& OO 0 IM4.1 tM. u irdsorltc 图3.3自动控制梯形图 332复位控制顺序功能图 1尸 10.2 兰.巳 0 0 I 口一丁 图3.4复位控制梯形图 333手动控制顺序功能图 图3.5手动控

17、制梯形图 3.4 PLC指令 LD I1.6 AN M5.2 LD I1.7 LPS = M4.4 O I2.0 A I2.1 LRD EU AN I1.3 A 12.5 = M6. = M3.4 AN M3.6 LD M2.6 LRD AN I0.3 A M3.0 A 12.2 = M4.5 A M3.3 AN 10.6 LRD AN M6.2 AN M3.7 A I3.6 LD SM0.1 = M3.5 AN I0.3 O M6.1 LRD AN M4.7 LD I1.7 A I2.4 = M4.6 O I2.0 AN I0.4 LRD ALD AN M4.5 A I3.7 OLD = M

18、3.6 AN I0.4 LD M0.6 LRD AN M4.6 A T38 A I2.3 = M4.7 LD M5.4 AN I0.5 LRD A I0.5 AN T37 A I3.4 OLD AN M3.5 AN M5.1 O M0.0 = M3.7 AN I1.0 OLD LRD = M5.0 AN M0.1 A I2.6 LRD = M0.0 AN T38 A I3.5 LD M2.6 = M4.0 AN M5.0 A M3.0 LRD AN I0.7 A M3.3 A 12.7 = M5.1 A M6.2 AN M4.2 LRD LD M0.0 AN I1.5 A I3.2 A I0.

19、0 = M4.1 AN I1.1 A I0.5 LRD AN M4.4 OLD A I3.0 = M5.2 O M0.1 AN I1.4 LPP AN M0.2 AN M4.1 AN I3.1 = M0.1 = M4.2 AN M4.3 LD M0.1 LRD = M6.3 A I1.3 A I3.1 LD I2.0 O M0.2 AN M6.3 A I0.0 AN M0.3 = M4.3 O M6.2 = M0.2 LRD AN I0.1 LD M0.2 A I3.3 AN I0.2 A I0.6 AN I1.2 = M6.2 O M0.3 AN M0.4 M0.3 A O M1.2 M1.

20、3 LD M2.3 M2.3 LD M0.3 AN M1.4 A I0.3 A I0.4 = M1.3 O M2.4 O M0.4 LD M1.3 AN M2.5 AN M0.5 A 11.2 = M2.4 AN M0.6 O M1.4 TON T41, 30 = M0.4 AN M1.5 LD M2.4 TON T37, 30 = M1.4 A T41 LD 10.5 TON T40, 20 O M2.5 AN T37 LD T40 AN M2.6 A M0.4 A M1.4 = M2.5 O M0.5 O M1.5 LD M2.5 AN M0.7 AN M1.6 A I0.4 = M0.5

21、 = M1.5 O M2.6 LD M0.4 LD M1.5 AN M0.0 A T37 A I0.6 AN M0.1 O M0.6 O M1.6 = M2.6 AN M0.0 AN M2.1 LD M2.4 = M0.6 = M1.6 A T41 TON T38, 50 LD M1.4 O M2.7 LD M0.5 A T40 AN M3.0 A I1.5 O M1.7 = M2.7 O M0.7 AN M2.0 LD M2.7 AN M1.0 = M1.7 A 11.1 = M0.7 LD M1.7 O M3.0 LD M0.7 A I1.0 AN M0.0 A I1.4 O M2.0 A

22、N M0.1 O M1.0 AN M2.1 = M3.0 AN M1.3 = M2.0 LD M2.4 = M1.0 LD M2.0 A T41 LD M0.5 A M1.6 O M3.1 A I1.5 O M2.1 AN M3.2 O M1.1 AN M2.2 = M3.1 AN M1.2 = M2.1 TON T42, 20 = M1.1 LD M2.1 LD M3.1 TON T39, 30 A I0.3 A T42 LD M1.1 O M2.2 O M3.2 A T39 AN M2.3 AN M3.3 O M1.2 = M2.2 = M3.2 AN M1.3 LD M2.2 LD M3.2 = M1.2 A I0.5 A I0.7 LD M1.0 O M2.3 O M3.3 A I4.0 AN M2.4 AN M0.0 AN M0.1 M3.3 LD Q0.5 M0.5 LD Q1.5 M2.3 LD M0.1 O M4.1 O M4.6 O M3.4 = Q0.6 = Q1.6 = Q0.0 LD M0.7 LD M3.2 LD M0.2 O M4.2 O M5.1 O M3.5 = Q0.7 O M5.5 O M1.5 LD M1.1 = Q1.4 = Q0.1 O M4.3 LD M2.1 LD M0.3 S Q1.0, 1 O M4.5 O M3.6