基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）word格式

1、摘 要隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機(jī)械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運(yùn), 可以更好地節(jié)約能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運(yùn)方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。 本機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括兩臺(tái)電機(jī)m1、m2，分別控制傳送帶a和傳送帶b的運(yùn)轉(zhuǎn)，傳送物體；電機(jī)m3、m4分別控制機(jī)械手的上升下降和左移右移（m3正轉(zhuǎn)機(jī)械手上升，反轉(zhuǎn)機(jī)械手下降；m4正轉(zhuǎn)機(jī)械手右移，反轉(zhuǎn)機(jī)械手左移）；壓力繼電器控制機(jī)械手的抓緊和放松；光電開關(guān)檢測物體的到來。行程開關(guān)(sq1-sq4)產(chǎn)生的通斷信號(hào)傳輸?shù)絧lc控制器，通過

2、plc內(nèi)部程序輸出不同的信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)外部接觸器線圈來控制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不同的動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的搬運(yùn)；其動(dòng)作過程包括：原位、下降、上升、右移、下降、上升、左移。關(guān)鍵詞： 西門子s7-200 機(jī)械手 行程開關(guān) 目錄 摘要 1 目錄 2 第1章：概述 31.1 搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用 3 1.2 機(jī)械手的發(fā)展趨勢 3第2章：搬運(yùn)機(jī)械手的硬件設(shè)計(jì) 52.1搬運(yùn)機(jī)械手的電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路 52.2搬運(yùn)機(jī)械手的控制工藝要求 5第3章：搬運(yùn)機(jī)械手的軟件設(shè)計(jì) 63.1搬運(yùn)機(jī)械手的控制過程 63.2 搬運(yùn)機(jī)械手工作邏輯圖 63.3 plc i/o地址分配表和i/o接線圖 63.4 plc 的選型63.5 plc 梯形圖

3、 6第4章：軟硬件調(diào)試 7心得體會(huì) 9參考文獻(xiàn) 10第1章 概述1.1 搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法，程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的5。從這里可看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)

4、現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。1.2 機(jī)械手的發(fā)展趨勢目前國內(nèi)工業(yè)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。因此，國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大機(jī)械手應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。 將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的

5、作業(yè)要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。同時(shí)要提高精度，減少?zèng)_擊，定位精確，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能地機(jī)械手，并考慮于計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。在國外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞。為此，國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具

6、有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍些偏差時(shí)，即能更正，并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的plc主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使plc增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。依據(jù)得到的樣本分析，初步得出正在使用的眾多plc的品牌中 ，西門子、三菱及omron占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢，60%左右的用戶使用了這些品牌的plc產(chǎn)品，而rockwell/ab、

7、ge-fanuc和富士等品牌也占有相當(dāng)?shù)氖袌龇蓊~。第2章 搬運(yùn)機(jī)械手的硬件設(shè)計(jì)2.1搬運(yùn)機(jī)械手的電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路自動(dòng)控制是生產(chǎn)機(jī)械電氣化自動(dòng)中應(yīng)用最多和作用原理最簡單的一種形式，在位置控制的電氣自動(dòng)裝置線路中，由行程開關(guān)或終端開關(guān)的動(dòng)作發(fā)出信號(hào)來控制電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。若在預(yù)定的位置電動(dòng)機(jī)需要停止，則將行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)串接在相應(yīng)的控制電路中，這樣在機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)行程開關(guān)動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開相應(yīng)的控制電路，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)也停止。若需停止后立即反向運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)將此行程開關(guān)的常開觸點(diǎn)并接在另一控制回路中的啟動(dòng)按鈕處，這樣在行程開關(guān)動(dòng)作時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開了正向運(yùn)動(dòng)控制的電路，同時(shí)常開觸點(diǎn)又接

8、通了反向運(yùn)動(dòng)的控制電路。搬運(yùn)機(jī)械手的主電路如圖2-1.圖2-1搬運(yùn)機(jī)械手的主電路2.1搬運(yùn)機(jī)械手的控制工藝要求見 后續(xù)圖紙 第1頁第3章 搬運(yùn)機(jī)械手的軟件設(shè)計(jì)3.1搬運(yùn)機(jī)械手的控制過程如 后續(xù)圖紙 第1頁和第2頁所示：a、b兩個(gè)傳送帶分別由兩臺(tái)電機(jī)m1、m2來驅(qū)動(dòng)；光電開關(guān)ps用以檢測物體的都來；當(dāng)光電開關(guān)檢測到物體時(shí)，傳送帶a停止（即電機(jī)m1斷電 接觸器km1斷開），同時(shí)機(jī)械手開始下降（km4吸合）；當(dāng)工件碰到下降極限sq1時(shí)下降到位停止下降，啟動(dòng)壓力繼電器機(jī)械手開始抓物體；當(dāng)機(jī)械手抓緊物體時(shí)，壓力繼電器常開觸點(diǎn)閉合，機(jī)械手上升（km3吸合）；當(dāng)工件碰到上升極限sq2時(shí)上升到位停止上升，同時(shí)

9、機(jī)械手右移(km6);當(dāng)工件碰到右移極限sq3時(shí)右移到位停止右移，機(jī)械手開始下降（km4吸合）；當(dāng)工件碰到下降極限sq1時(shí)下降到位停止下降，機(jī)械手開始放松同時(shí)啟動(dòng)時(shí)間繼電器t38；當(dāng)延時(shí)2秒后機(jī)械手放松完畢，上升（km吸合）；當(dāng)工件碰到上升極限sq2時(shí)上升到位停止上升，啟動(dòng)左移（km5吸合）；當(dāng)工件碰到左移極限sq4時(shí)左移到位停止左移（原位）3.2 搬運(yùn)機(jī)械手工作邏輯圖 見 后續(xù)圖紙 第3頁3.3 plc i/o地址分配表和i/o接線圖 見 后續(xù)圖紙 第2頁 3.4 plc 的選型 根據(jù)i/o點(diǎn)的分配要求本設(shè)計(jì)plc采用s7-200 cpu226型3.5 plc 梯形圖后續(xù)圖（1）搬運(yùn)機(jī)械手的

10、plc 梯形圖所用元器件一覽表如表1-1表1-1元件名稱 數(shù)量plc(s7-200 cpu 226)1臺(tái)電機(jī) 4臺(tái)接觸器 6個(gè)壓力繼電器1個(gè)光電開關(guān)1個(gè) 按鈕2個(gè)導(dǎo)線若干第4章：件調(diào)軟硬試plc的工作原理一. 掃描技術(shù)當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，plc的cpu以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。(一) 輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，

11、即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(二) 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即在用戶程序執(zhí)行

12、過程中，只有輸入點(diǎn)在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。(三) 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是plc的真正輸出。心得體會(huì) 通過此次設(shè)計(jì)，一方面讓我認(rèn)識(shí)到自己的不足，發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)中的

13、錯(cuò)誤之處；另一方面又積累豐富的知識(shí)，吸取別人好的方法和經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜問題的解決能力，摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。再一方面也加強(qiáng)了我和老師的交流，認(rèn)識(shí)到知識(shí)的淵博度。經(jīng)過這次的努力，使我順利的完成了課程設(shè)計(jì)。這份課程設(shè)計(jì)既是對(duì)過去三年所學(xué)知識(shí)的總結(jié)，又是自己知識(shí)的積累，也大大加深了對(duì)plc技術(shù)的了解。課程設(shè)計(jì)中既動(dòng)腦、，又動(dòng)手，是一個(gè)理論與實(shí)際結(jié)合的過程。僅僅有理論是不夠的，更重要的是實(shí)際的，是我們所設(shè)計(jì)的實(shí)物，具有設(shè)計(jì)合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。這就需要我們?cè)O(shè)計(jì)者考慮問題是要仔細(xì)、周密，不能有絲毫的大意。對(duì)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)越化，也需要我們綜合各方面的因素考慮，尤其是實(shí)際。再次像教育指導(dǎo)我的老師及同學(xué)表示誠摯的感謝！鑒于本人所學(xué)知識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，又是初次研究這種復(fù)雜的設(shè)計(jì)，在此過程中難免存在一些錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。參考文獻(xiàn)【1】 陳建明. 電氣控制與plc應(yīng)用。（第2版）。 北京：電子工業(yè)出版?！?】 王炳實(shí). 機(jī)床電氣控制.第三版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年：146-162【3】 王本軼. 機(jī)床設(shè)備控制基礎(chǔ). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年：283-288【4】 丁樹模. 液壓傳動(dòng). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007年【5】 林平勇. 高崇. 電工電子技術(shù).第二版：北京：高等教育出版社，2004年【6】 熊