示教機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄 0 前言11 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求21.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)21.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求32 總體設(shè)計(jì)32.1 PLC的選型32.2 端子分配圖43 PLC程序設(shè)計(jì)63.1 設(shè)計(jì)思想63.2 順序功能圖64 程序調(diào)試說明17結(jié)束語19參考文獻(xiàn)200 前言機(jī)械手的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)，其一，它能部分地代替人的勞動(dòng)并能達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送。因?yàn)?，它能大大地改善工人的勞?dòng)條件，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因此，受到各先進(jìn)單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也

2、有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要對(duì)流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行分撿，本課題擬開發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)械手，采用的德國西門子S7-200系列PLC，對(duì)機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機(jī)械手完成各種動(dòng)作。機(jī)電傳動(dòng)以及控制系統(tǒng)總是隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展的。單就機(jī)電而言，它的發(fā)展大體上經(jīng)歷了成組拖動(dòng)，單電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)三個(gè)階段。所謂成組拖動(dòng)，就是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一根天軸，再由天軸通過皮帶輪和皮帶分別拖動(dòng)各生產(chǎn)機(jī)械，這種生產(chǎn)方式效率低，勞動(dòng)條件差，一旦電動(dòng)機(jī)放生故障，將造成成組機(jī)械的停車；所謂但電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)，就是用一臺(tái)電動(dòng)

3、機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，它雖然較成組拖動(dòng)前進(jìn)了一步，但當(dāng)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件較多時(shí)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜；多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即是一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械的每一個(gè)運(yùn)功部件分別由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，這種拖動(dòng)的方式不僅大大的簡(jiǎn)化了生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且控制靈活，為生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)化提供了有利的條件。1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1）示教機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2）示教機(jī)械手系統(tǒng)示意圖如下圖所示 圖1.1 機(jī)械手工作示意圖 圖 1.2 控制面板示意圖1.2 課程設(shè)計(jì)的基本要求 1)完成示教機(jī)械手控制系統(tǒng)的工作循環(huán) 2)要求有四種工作方式：手動(dòng)、回原點(diǎn)、單周期、連續(xù) 3)連續(xù)時(shí),循環(huán)5次結(jié)束,聲光間斷報(bào)警5秒 4)按停

4、止按鈕,完成當(dāng)前循環(huán)后停2 總體設(shè)計(jì)2.1 PLC的選型因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)程序時(shí)總共用到了17個(gè)輸入信號(hào)和8個(gè)輸出信號(hào)，這樣CPU的輸入端子要多一些以滿足要求，因此在大小球分選系統(tǒng)中用的PLC的選型為西門子S7-200系列的可編程控制器CPU 226 AC/DC/繼電器。PLC的主機(jī)：選擇西門子S7-200系列作為此控制系統(tǒng)的主機(jī)。選用CPU226的特點(diǎn)，其基本參數(shù)如下：本機(jī)數(shù)字輸入：24路數(shù)字量輸入本機(jī)數(shù)字輸出：16路數(shù)字量輸出內(nèi)部存儲(chǔ)器位：256位定時(shí)器總數(shù)：256定時(shí)器計(jì)數(shù)器總數(shù)：256計(jì)數(shù)器電源電壓允許范圍：AC85264V輸入電流僅CPU/最大負(fù)載：35/100 m A,AC 240V電壓范

5、圍：DC20.428.8V電流限制：約1.5A2.2 端子分配圖圖 2.1 端子分配圖3 PLC程序設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)思想該機(jī)械手能完成手動(dòng)，單步，單周期，連續(xù)工作。 自動(dòng)：當(dāng)機(jī)械手處于起始位置時(shí)，上限位開關(guān)和左限位開關(guān)開關(guān)閉合。將控制旋鈕調(diào)到連續(xù)，按下啟動(dòng)按鈕，關(guān)閉上限位左限位，自動(dòng)程序開始運(yùn)行，機(jī)械手下降，關(guān)閉啟動(dòng)按鈕。然后按下下限位開關(guān)，機(jī)械手開始吸工件并延時(shí)1S，延時(shí)完后按夾緊到位，機(jī)械手上升。按上限位，機(jī)械手右行。按右限位機(jī)械手下降。按下限位，機(jī)械手放工件并延時(shí)1S。延時(shí)完后上升，按上限位和左限位，則左行。完成后計(jì)數(shù)器加一，并重復(fù)上述操作則。 手動(dòng)：開始手動(dòng)旋鈕，與自動(dòng)不同的是需要自己

6、復(fù)位3.2 順序功能圖 圖 3.1 回原點(diǎn)順序功能圖 圖 3.2 回原點(diǎn)順序功能圖 3.3 PLC梯形圖 圖 3.4 公用程序 圖 3.5 公用程序梯形圖 圖 3.6手動(dòng)程序梯形圖 圖 3.7 回原點(diǎn)程序梯形圖 圖 3.8 程序開始運(yùn)行,下降 圖 3.9 吸工件，上升，右行，下降 圖 3.10 放工件，上升，左行 圖 3.11 計(jì)數(shù)器加一 圖 3.12 復(fù)位夾緊，上升，下降，左行，右行4 程序調(diào)試說明仿真軟件不能直接收到S7-200的程序代碼，必須使用編程軟件的導(dǎo)出功能將S7-200的用戶程序轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展名為“awl”的A S C 文件，然后在下載到仿真PLC中去。在仿真軟件中執(zhí)行菜單命令“文件

7、”“裝載程序”，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇下載什么塊，點(diǎn)擊“確定”按鈕后，在出現(xiàn)的“打開”對(duì)話框中雙擊要下載的*.awl文件，開始下載。下載成功后，CPU模塊上出現(xiàn)下載的A S C 文件名稱，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)下載的程序代碼文本框和梯形圖（見下圖）。 圖4.1 語句表，梯形圖執(zhí)行菜單命令“PLC”“運(yùn)行”，開始執(zhí)行用戶程序。如果用戶程序中有仿真軟件不支持的指令或功能，執(zhí)行菜單命令“PLC”“運(yùn)行”后，出現(xiàn)的對(duì)話框顯示出仿真軟件不能識(shí)別的指令。點(diǎn)擊“確定”按鈕，不能切換到RUN模式，CPU模塊右側(cè)的“RUN”LED的狀態(tài)不會(huì)變化?？梢杂檬髽?biāo)點(diǎn)擊CPU模塊下面的開關(guān)板上的小開關(guān)來模擬輸入信號(hào)，通過模塊上LED觀

8、察PLC輸出點(diǎn)的狀態(tài)變化，來檢查程序執(zhí)行的結(jié)果是否正確。如調(diào)試本課設(shè)中的手動(dòng)程序，先點(diǎn)擊CPU模塊的I2.0手動(dòng)輸入端開關(guān)，再點(diǎn)擊上行按鈕開關(guān)I0.5,這樣就會(huì)觀察到CPU模塊上的Q0.0對(duì)應(yīng)的LED燈亮，再點(diǎn)擊上限位輸入信號(hào)I0.2所對(duì)應(yīng)的開關(guān)，就會(huì)觀察到CPU模塊上的Q0.0對(duì)應(yīng)的LED燈熄滅，這說明手動(dòng)程序的上行程序調(diào)試正確。按上述方法一次調(diào)試所有程序，來檢查程序執(zhí)行的結(jié)果是否正確。本程序經(jīng)過仿真調(diào)試后，沒發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤，程序完全符合設(shè)計(jì)要求。 結(jié)束語就此課程設(shè)計(jì)就要告一段落，縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)過程，可以說在這一過程中我的收獲很大，充分認(rèn)識(shí)到自己的薄弱環(huán)節(jié)，通過理論分析與實(shí)踐的反復(fù)進(jìn)行和論證，許

9、多問題都有了較好的解決方案。通過此次設(shè)計(jì)，讓我了解了plc梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我更加了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。本次實(shí)訓(xùn)脫離不了集體的力量，遇到問題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們?cè)谧鰧?shí)訓(xùn)項(xiàng)目的過程中要不停的討論問題，這樣，我們組員可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)和在一起。討論不僅是一些思想的問題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問題，這樣可以使自己的處理問題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己

10、解決問題，“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！薄Ｍㄟ^這次綜合實(shí)踐，我更加看清了自己的不足之處。為了搞好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過查閱資料以及在老師和同學(xué)的幫助下，最終基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。通過實(shí)踐，鞏固了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高了實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，還積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在這次的設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，我認(rèn)識(shí)到不管做什么事