坐标式机械手的PLC梯形图控制程序设计与调试

1、 西门子PLC课程设计题目：姓名：班级：学号：报告格式（20分）设计说明（20分）设计图纸（20分）科技文献分析（20分）其它（10分）平时10分总评（100分） 目录第一章 设计要求 011.1 控制要求 021.2 I/O编址并画出工作框图 031.3 编程并调试 031.4 I/O端子接线图 03第二章 工艺过程04第三章 操作面板布置05第四章 程序规划及编制06第五章 单操作工作的程序07第六章 自动操作程序11第七章 PLC外围端子接线图23第八章 元器件清单24第九章 总结25参考文献 26第一章 设计要求图1 坐标式机械手动作原理图1.1 控制要求如图1所示，将物体从位置A搬至

2、位置B机械手整个搬运过程要求都能自动控制。在启动过程中能切换到手动控制及自动控制或半自动控制，以便对设备进行调整和检修。图2是机械手控制系统的逻辑流程图。系统启动之前，机械手处于原始位置，条件是机械手在高位、左位。原位夹紧下降上升右移停止左移上升松开下降低位工件延时高位低位延时高位左位右位启动如图2 机械手控制程序的流程图（1） 动作顺序：机械手从原点位置下移到A处下限位从A处夹紧物体后上升至上限为右移至右限位机械手下降至B处下限位将物体放置在B处后上升至上限位左移至左限位（原点）为一个循环。（2） 上限、A、B下限、左限、右限分辨有限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。（3） 机械手夹紧或

3、松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。（4） 机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。（5） 若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。（6） 要求循环120次后自动停止工作并警铃报警。1.2 I/O编址并画出工作框图输入：起动按钮：I0.0 停止按钮：I0.6输出： Q0.0 下降 Q0.1 上升 Q0.2 夹紧 Q0.3 右转 Q0.4 左转 Q0.5 原点指示1.3 编程并调试1.4 I/O端子接线图该机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-20

4、0CPU224，图3是S7-200CPU224输入/输出端子地址分配图。该机械手控制系统共使用了14个输入点，6个输出点图3 机械手的输入/输出接线图第二章 工艺过程机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈及二位电磁阀控制。例如当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松夹紧由一个单线圈二位电磁阀控制。当该线圈通电时，机

5、械手夹紧，该线圈断电时，机械手放松。当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全。必须在右工作台上无工作时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降机械手的动作过程分解图4所示，从原点开始，按下起动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀通电，机械手下降停止；同时按通夹紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁式断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时。碰到右限位开关，右移电磁阀断电，机械手右移停止。若此时工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀

6、通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀通电，机械手下降停止；同时夹紧电磁阀断电；机械手放松，放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过8步动作完成一个周期。 图4 动作过程分析图机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。手动操作：用按钮对机械手的每一步运动单独进行操作控制，例如，当选择上下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左右运动时，上下启动按

7、钮，机械手右移；按下停止按钮，机械手左移。当选择夹紧放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手方松。步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一次动作后自动停止。单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动的、连续不断的周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。第三章 操作面板布置 根据控制要求，需安排一些操作开关，并设计控制箱面板布置图如图4 图5 操作面板布置图 图5中，接通单操作方式。按加载选择开关的位置，用启动/停止按钮选择加

8、载操作，当加载选择开关打到左/右位置时，按下启动按钮，机械手右行；若按下停止按钮，机械手左行。上述操作可用于使机械手回到原点。 接通步进方式。机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步；每按启动按钮一次，操作一次。 接通单周期操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，自动操作一个周期。接通连续操作方式。机械手在原点，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期后自动回到原点并不再动作。 第四章 程序规划及编制 为了在程序中安排机械手控制系统单操作、步进操作、自动操作等功能程序，规划程序整体结构如图6所示 图6 机械手控制系统整体流程图若选择单操作工作方式，I0.7断开，接

9、着执行单操作程序。单操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计。在单周期工作方式下，可执行自动操作程序。在步进工作方式下，执行步进操作程序，按一下按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。在需要自动操作方式时，中间继电器M1.0接通。步进工作方式，单操作工作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器。第五章 单操作工作的程序 如图7是实现单操作工作的梯形图程序图7 机械手单操作梯形图控制语句：LD I0.7JMP 1Network 2 LD I1.3A I0.2LPSA I0.0AN Q0.4= Q0.3LPPA I0.6AN Q0.3= Q0.4Network 3 LD I1.5A I0.0S Q0

10、.0, 2Network 4 LD I1.5A I0.6R Q0.0, 2Network 5 LD I0.4A I0.0AN Q0.1= Q0.0Network 6 LD I0.4A I0.6AN Q0.0= Q0.1Network 7 LBL 1Network 8 LDN I0.1JMP 2Network 9 LBL 2Network 10 LDN I1.1AN I1.2JMP 3Network 11 LD I1.2A I0.0S M1.0, 1Network 12 LD I1.1O I0.6R M1.0, 1Network 13 LBL 3Network 14 LD SM0.0END 为避

11、免发生误动作，插入了一些连锁电路。例如，将加载开关扳到“左右”档时，按下启动按钮，机械手右行；按下停止按钮，机械手向左行。这两个动作只有当机械手处于上限时才能执行。 将加载开关扳到“夹/松”档，按下启动按钮，执行夹紧动作；按下停止按钮，松开。 将加载开关扳到“上/下”档，按下启动按钮，下降；按停止按钮，上升。第六章 自动操作程序 如图8是机械手自动操作功能图，图9是与之对应的梯形图图9 自动操作梯形图控制语句： Network 1 LDN I0.7JMP 1Network 2 LBL 1Network 3 LDN I0.1JMP 2Network 4 LBL 2Network 5 LDN I1

12、.1AN I1.2JMP 3Network 6 LD I1.2A I0.0S M1.0, 1Network 7 LD I1.1O I0.6R M1.0, 1Network 8 LD SM0.1MOVW 0, SW0Network 9 LD I0.2A I0.4S S0.0, 1Network 10 LSCR S0.0Network 11 LD SM0.0= Q0.5Network 12 LD I0.1SCRT S0.1Network 13 SCRENetwork 14 LSCR S0.1Network 15 LD SM0.0= SM2.0Network 16 LD I0.1SCRT S0.2N

13、etwork 17 SCRENetwork 18 LSCR S0.2Network 19 LD SM0.0S Q0.2, 1TON T37, 17Network 20 LD T37SCRT S0.3Network 21 SCRENetwork 22 LSCR S0.3Network 23 LD SM0.0= M2.2Network 24 LD I0.2SCRT S0.4Network 25 SCRENetwork 26 LSCR S0.4Network 27 LD SM0.0AN I0.3= Q0.3Network 28 LD I0.3A I0.5SCRT S0.5Network 29 SCR

14、ENetwork 30 LSCR S0.5Network 31 LD SM0.0= M2.1Network 32 LD I0.1SCRT S0.6Network 33 SCRENetwork 34 LSCR S0.6Network 35 LD SM0.0R Q0.2, 1TON T38, 15Network 36 LD T38SCRT S0.7Network 37 SCRENetwork 38 LSCR S0.7Network 39 LD SM0.0= M2.3Network 40 LD I0.2SCRT S0.1Network 41 SCRENetwork 42 LSCR S1.0Netwo

15、rk 43 LD SM0.0= Q0.4Network 44 LD I0.4LPSA M1.0SCRT S1.0LPPAN M1.0SCRT S0.0Network 45 SCRENetwork 46 LD M2.0O M2.1= Q0.0Network 47 / Q0.1LD M2.2O M2.3= Q0.1Network 48 LBL 3Network 49 LD SM0.0END PLC由STOP转为RUN时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。当机械手在原点时，将状态继电器S0.0置1，这是第一步。按下启动按钮后，置位状态继电器S0.1，同时将原动作继电器S0.0清零，输出继电器Q0

16、.0得电，Q0.5复位，原点指示灯熄灭，执行下降动作。当下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，将状态继电器S0.2置1，同时将状态继电器S0.1清零，输出继电器S0.0复位，Q0.2置1，于是机械手停止下降，执行夹紧动作；定时器T37开始计时，延时1.7秒后，接通T37动合触电将状态继电器S0.3置1，同时将状态继电器S0.2清零，而输出继电器Q0.1得电，执行上升动作。由于Q0.2已经被置1，夹紧动作继续执行。当上升到上限位时，I0.2接通，将状态继电器S0.4置1，同时将继电器S0.3清零，Q0.1失电，机械手右行停止，若此时I0.5接通，则将状态继电器S0.5置1，同时将状态继电器S0

17、.4清零，而Q0.0再次得电，执行下降动作。当下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，将状态继电器S0.6置1，同时将状态继电器S0.5清零，输出继电器Q0.0复位，Q0.2置1，于是机械手停止下降，执行松开动作；定时器T38开始计时，延时1.5s后，接通T38动合触电状态继电器S0.7置1，同时将状态继电器S0.6清零，而输出继电器Q0.1再次得电，执行上升动作。行至上限位置，I0.2接通，将状态继电器S1.0置1，同时将状态继电器S0.7清零，Q0.1失电，停止上升而Q0.4得电，执行左行动作。到达左限位，I0.4接通，将状态继电器S0.1清零。如果此工作状态为连续工作状态,M1.0置1，

18、即将状态继电器S0.1置1，重复执行自动程序。若为单周期操作方式，将状态继电器S0.0置1，则机械手停止原点。在运行中，如果停止按钮，机械手的动作执行完当前一个周期后，回到原点自动停止。在运行中，PLC掉电，机械手动作停止。重新启动时，先用手动操作将机械手移回原点，再按启动按钮，便可重新开始自动操作。第七章 PLC外围端子接线图第八章 元器件清单名称数量型号联系地址CPU1西门子CPU224天津市河西区三合里综合楼24门202按钮2GQ12B-10广州市得力亚机电设备有限公司限位开关4ML461-22Y常州凯昆自动化设备有限公司检测开关1DCJ-05深圳市启航达科技有限工司步进电机470/75系列常州德昌机电科技有限公司电磁阀5ZCA-P上海金钢自控阀门有限公司指示灯