机械手PLC控制

1、目录一 机械手简介 11.1 机械手分类11.2 机械手控制系统设计步骤11.3 机械手工作过程： 2二PLC简介 4三I/O配置表 43.1 机械手传送系统输入和输出点分配表 53.2 选型53.3 PLC的输入输出端子分配接线图 7四机械手的PLC控制 74.1 控制特点84.2 系统控制示意图84.3 原理接线图84.4 操作系统94.5 回原位程序94.6 手动单步操作程序104.7 自动操作程序104.8 机械手传送系统梯形图11五 运行程序 135.1 编辑运行程序 13六 操作面板 166.1 操作面板的演示16七软件调试过程 177.1 PLC程序的模拟调试 17五总结 19参

2、考文献 20附录 21一机械手简介在现今的生活上，科技日新月益的进展之下，机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。也就是机械手的最大优势可以重复的做同一动 作在机械正常情况下永远也不会觉得累！机械手臂的应用也将会越来越广泛，机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中 完成作业的能力。工业机械手机器人的一个重要分支。特点是可以通过编程来 完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点1.1机械手分类机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械 手；按适用围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分 为点位控

3、制和连续轨迹控制机械手等。1.2 机械手控制系统设计步骤(1)根据工艺要求确定被控系统必须完成的动作，确定这些动作之间的关系 及完成这些动作的顺序。 分配输入、输出设备，即确定哪些外围设备是送信号给 PLC的，哪些外围 设备是接收来自PLC的信号的,同时还要将PLC的输入、输出点与之一一对应, 对I/O进行分配。在此基础上确定 PLC的选型。(3) 根据控制系统的控制要求和所选 PLC的I/O点的情况及高功能模块的情 况,设计PLC用户程序，此时可采用梯形田、助记符或流程图语言形式的用户程 序。(4) PLC的用户程序体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互关 系,编程时可用编程器或计算机

4、直接编程、修改，同时也可对PLC的工作状态、 特殊功能进行设定。(5) 对所设计的PLC程序进行调试和修改，直至PLC完全实现系统所要求的 控制功能。(6) 保存已完成的程序。1.3 机械手工作过程：机械手在生产线上的任务是将工件从 A处传送到B处。根据外界情况，机 械手在空间上主要进行以下动作：机械手下降，机械手抓紧工件，机械手与工 件上升，机械手与工件有右移，机械手与工件下降，机械手放松工件，机械手 上升，机械手左移。控制器检测上，下，左，右限位开关的通断，决定当前的 动作，通过驱动系统输出，控制机械手的动作。同时，用两位数码管显示搬运 工件的数量。启动控制有2种，1个由启动开关安装在现场

5、，1个由通过组态王软件控制 在控制面板上，安装一个档位开关，分手动和自动两大档位，手动挡包括调试 和回原位两档，自动挡分单步、半自动和全自动三档，要求自动挡的操作必须 在回原位的基础上才能进行。原下降一夹紧一上升一右移左移上移一-放松 一降A 一右移图 1 - 3 - 1+11疏付卄关ffXFRJfv.图 1 - 3 - 2 下限鳌开关二PLC简介PLC控 制系统，Programmable Logic Con troller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编 程的存储器，用于其部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算 术操作等面

6、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。是工业控制的核心部分。自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller ，PLC取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世 界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信 号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。三I/O 配置表3.1 机械手传送系统输入和输出点分配表表 3-

7、1-1名称代号输入名称代号输入名称代号输出启动SB1X0.1自动操作SB5X1.0电磁阀下 降YV1Y0下限行程SQ1X0.1单步SB6X1.1电磁阀夹 紧YV2Y1上限行程SQ2X0.2调试SB7X1.2电磁阀上 升YV3Y2右限行程SQ3X0.3回复SB8X1.3电磁阀右 行YV4Y3左限行程SQ4X0.4电磁阀左 行YV5Y4停止SB2X0.5上行灯指示EL1Y5手动操作SB3X0.6下行灯指示EL2Y6半自动操作SB4X0.7数字指示EL3Y73.2 选型S7-200丰富的种类:(1) CPU221置10个数字量I/O点，不可扩充;(2) CPU222置14个数字量I/O点，可扩充到7

8、8路数字量I/O或10路模拟量 I/O ;(3 ) CPU224置24个数字量I/O点，可扩充到168路数字量I/O或35路模拟量 I/O ;(4) CPU226 置 40个数字量 I/O 点，可扩充到 248路数字量 I/O 或 35路模拟量 I/O ;主机为S7-200中的CPU226因为他能扩展七个模块。模块 1-模块4为 EM232它是模拟量输出模块，每个模块有两个输出通道。电源为220V交流电主机为西门子S7-200中的CPU226因为他能扩展七个模块。模块 1-模块 4为EM232它是模拟量输出模块，每个模块有两个输出通道，能够满足需要。 电源为220V交流电。选择PLC时，应考虑

9、性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因 素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影 响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后， 相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，估因此，点数的增加对 CPU 选用、存储器容量、控制功能围等选择都有影响，在算和选用时应充分考虑， 使整个控制系统有较合理的性能价格比。3.3 PLC的输入输出端子分配接线图wn购 Yim U7Yi Fran r*Y 予.丫丹 a31衍衍衍SP-200I mJ 34-j hcdti Xi I X111 Xi I Na IkX| KbE

10、Jtax| Xu Kw mi xhBjSKuXs344 夹:紧 II ON右移Il OFJ (官)戲松上升0左移 0X14放松OXII启动0X0O 电瀾F降右移夹紧停止急停OK13OX15OX1.0OX5图 4-2-14.3 原理接线图图 4-3-14.4 操作系统操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图4-4-1所示：图 4-4-1其原理是：把旋钮置于回原点，X16接通，系统自动回原点，丫5驱动指示 灯亮。再把旋钮置于手动，则 X6接通，其常闭触头打开，程序不跳转（CJ为 一跳转指令，如果CJ驱动，则跳到指针P所指P0处），执行手动程序。之后, 由于X7常闭触点，当执

11、行CJ指令时，跳转到P1所指的结束位置。如果旋钮置 于自动位置，（既X6常闭闭合、X7常闭打开）则程序执行时跳过手动程序， 直接执行自动程序。4.5 回原位程序回原位程序如图4所示。用S10S12作回零操作元件。当用S10S19作回 零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器M8043置1。回原位转移图如下:图 4-5-14.6 手动单步操作程序如图4-6-1所示。图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。M)koX0L1dl1 卜汕X0L2彳 I1 HNQXQU111 卜NOX0HI II IhCX01&SIT Y&01X0027000XOOL YOQ1+FWX002 XCMT0&

12、5l打C仙X0Q2 MQ3TQHT I_H好1000X006I_ MO KC1OH IK)llTMOEO5561PDB7帕 K012 X0Q2 YOOO Imo X013 yaoi yqqe_ II114 X002 X0Q4 Z0U3 ii i-hT-4hX015 1002 XQ03 1004T I IHOOTTf727592S492策11051(17SET S2SIT SEOSET S21油 TQO1TO K1OSET S22m25町 S23WMSET S24TOOOSET S25tIOT1 KT YDO1 T1 K10noH5SET TQ011118RS7 TOOl120Y002J123Y

13、KJDO125Y004128FlY031E9CJ PlS26-STL1S274STUX0021004SET S2SY002SET S2TranRETEND图 4-8-1五运行程序5.1编辑运行程序if (运行标志 =1)if (次数=50&次数70)if (次数=0&次数 50)下移信号 =0;加紧信号 =1;下移信号 =1;左爪=左爪+1/21*5;机械手y=机械手y+2;右爪=右爪-1/21*5;次数=次数+1;次数 =次数+1;if (次数=70&次数120)次数=次数+1;加紧信号 =0;if (次数=270&次数290)上移信号 =1;机械手y=机械手y-2;下移信号 =0;工件y=

14、X件y-2;放松信号 =1;次数=次数+1 ;左爪=左爪-1/21*5;右爪=右爪+1/21*5;if (次数=120&次数220)次数=次数+1;上移信号 =0;if (次数=290&次数340)右移信号 =1;机械手x=机械手x+1;放松信号 =0;工件X=工件x+1;上移信号 =1;左爪 =左爪 +20/21;机械手y=机械手y-2;右爪 =右爪 +20/21;次数=次数+1;次数 =次数 +1;if (次数=340&次数440)if (次数=220&次数270)上移信号 =0;右移信号 =0;左移信号 =1;下移信号=1 ;机械手x=机械手x-1;机械手y=机械手y+2;左爪=左爪-2

15、0/21;工件y=X件y+2;右爪=右爪-20/21;次数=次数+1;if （次数 =440）左移信号 =0;次数=0;工件 x=0;工件 y=100;本站点 左爪 =0;本站点 右爪 =10/210*100; if （停止标志 =1）停止标志 =0;运行标志 =0;6.1操作面板的演示六操作面板（面板中有上行、下行指示灯，数字计算单位，档位开关，单步按钮。）图 6-1-1七软件调试过程7.1 PLC程序的模拟调试将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错 误。用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按 钮来模拟，各输出量的通/断状态用PLC上有关

16、的发光二极管来显示，一般不用 接PLC实际的负载（如接触器、电磁阀等）。可以根据功能表图，在适当的时候 用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。对于顺 序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定， 即在某一转换条件实现时，是否发生步的活动状态的正确变化，即该转换所有 的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步，被驱 动的负载是否发生相应的变化。在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选 择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不 能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和 PLC中的程

17、序，直到在各种可能的情 况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以 在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。PLC程序下载：程序编译完之后，STEP 7- Micro/WIN 32及PLC之间的通 信关系也成功建立，此时可向PLC下载程序，然后收集状态监控或调试程序。 STEP 7- Micro/WIN 32提供了一套工具来调试和监控程序。1. 选择工作模式选择菜单栏中的“ PLC” 一 “运行”或者“ PLC” 一 “停止”可进入相对 的PLC模式；单击工具栏中的“运行”按钮或“停止”按钮，也可进入相应模 式；

18、还可以手工改变位于PLC上的开关或在程序插入停止指令。当PLC处于停止模式时，可利用图状态或程序状态查看操作数的当前值， 也可以利用图状态或程序状态强迫数值（此操作只在梯形图和功能块图程序状态 中使用），还可以利用图状态写入数值或写入和强迫输出，执行有限数目的扫描， 通过状态图或程序状态查看影响。在停止模式下，虽然能报告操作数状态，但PLC无法执行用户程序，达不到预期的控制效果。如果想观察程序状态的连续 更新，需将PLC转回运行模式。2. 打开程序状态选择“排错”菜单中的“程序状态”，打开输出窗口；或单击调试工具条 中的“程序状态”按钮，短暂停顿后，程序编辑器窗口开始显示状态。如果 作数值等于

19、 1（位打开） ，布尔指令 （触点、线圈 ）将被显示成彩色块，非布尔 操作数则以通信速度允许的最快速度显示并更新。3. 执行有限次扫描（1）单次扫描：通过指定PLC运行的扫描次数，可以监控程序在改变进程 变量时的情况。PLC不支持对运行模式执行循环次数。任何时候 PLC从停止模 式进入运行模式，该扫描的第一扫描位（SM0.1）将被激活。由于PLC执行的速度 很快，从程序状态很难监控到此位的变化，因此可以使用“单次扫描”命令， 它使PLC从停止模式转变成运行模式。执行单个扫描，然后再转回停止模式。 由于PLC只执行一次扫描，与第一扫描逻辑相关的状态信息不会消失，因此可 以查看此信息，进而监控程序

20、。可在程序编辑器窗口显示要监控的程序部分，确定打开程序状态，将 PLC 置于停止模式，使用“单次扫描”命令。（ 2）多次扫描：单次扫描并不能完全收集系统连续执行时系统状态信息的 变化，需要连续或间断地收集状态信息。可以指定 PLC执行有限次的程序扫描 （从1次扫描至65 355次扫描）。当PLC处于停止模式时，可利用多次扫描特征 查看一次或多次扫描。确定PLC为停止模式后，选择菜单栏中的“排错”“多 次扫描”，出现执行扫描对话矿，如图？所示。在执行扫描对话框中输入所要 进行的扫描次数，单击“确认”按钮。（3）程序保存：当然，要想使自己所编写，也可以对其进行设置。选择 “文件”菜单中的“设置密码

21、” ，打开用密码保护本窗口，在“密码”及“验 证”框中输入相应的密码和验证码即可。当然，若不想对自己的程序进行设置， 就在“密码”及“验证”框中不输入任何数值。选择“文件”菜单中的“保存” 选项，之后选择“退出”选项，在出现的项目保存框中选择“是”即可。八 总结本次课程设计贴近工业现代自动化控制技术和计算机智能化技术。我们通 过这次专业的学习和实际操作后，能掌握 PLC的基础知识和基本技能。这对我 们今后在毕业工作加工制造行业领域中从事相关领域。很快我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致 入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习。不具备 这项能力就难以胜任未来的挑战。科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只 有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。PLC课程设计带给我们的，不全是我们所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工种所要求我们锻炼的几种 能力，更多的则需要我们每个人在课程设计结束后根据自己的情况去感悟，去 反思，勤时自勉，有所收获，使这次设计达到了的真正目的参考文献1 王庭有等编著 . 可编程控制器原理及应用 . 第