基于S7_200PLC的坐標(biāo)式機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 PAGE17 / NUMPAGES21 學(xué)號(hào)091401149電氣控制與可編程控制技術(shù)課 程設(shè)計(jì)（2009級(jí)本科） 題目： 基于S7-200PLC的坐標(biāo)式 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系（部）院：物理與機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)： 電氣工程與其自動(dòng)化 國(guó) 虎 指導(dǎo)教師： 靜 職稱： 副教授 完成日期：2012年 12 月 14 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2012 年 秋季學(xué)期學(xué)生姓名國(guó)虎學(xué)號(hào)091401149專業(yè)方向電力系統(tǒng)班級(jí)09級(jí)（1）班題目名稱 基于S7-200PLC的坐標(biāo)式機(jī)械抓手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)基于S7-200PLC的坐標(biāo)式機(jī)械抓手控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)下圖的控制功能：二、設(shè)計(jì)任務(wù)與編寫(xiě)要求：學(xué)生

2、根據(jù)控制要求 ，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行坐標(biāo)式機(jī)械抓手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。1.設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的接線圖，軟件系統(tǒng)流程圖等；2.進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，做出程序梯形圖；3.進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)式機(jī)械抓手的控制要求。三、設(shè)計(jì)進(jìn)度與安排： 第一周： 星期一、二 講解設(shè)計(jì)課題容、布置任務(wù)與要求 星期三、四 PLC輸入輸出接線圖，初步設(shè)計(jì) 星期五梯形圖，控制面板圖初步設(shè)計(jì)第二周： 星期一、二PLC I/O接線圖，梯形圖，控制面板的修改 星期三、四繪圖，系統(tǒng)調(diào)試，寫(xiě)說(shuō)明書(shū)與操作使用

3、說(shuō)明 星期五完善上述設(shè)計(jì)容，裝訂設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，答辯 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc343338117一、設(shè)計(jì)目的 PAGEREF _Toc343338117 h 1HYPERLINK l _Toc343338118二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 PAGEREF _Toc343338118 h 1HYPERLINK l _Toc3433381192.1 控制要求 PAGEREF _Toc343338119 h 1HYPERLINK l _Toc3433381202.2 設(shè)計(jì)任務(wù) PAGEREF _Toc343338120 h 2HYPERLIN

4、K l _Toc343338121三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc343338121 h 2HYPERLINK l _Toc3433381223.1 PLC的選型 PAGEREF _Toc343338122 h 2HYPERLINK l _Toc3433381233.2 I/O分配表 PAGEREF _Toc343338123 h 3HYPERLINK l _Toc3433381243.3 硬件接線圖 PAGEREF _Toc343338124 h 3HYPERLINK l _Toc3433381253.4 PLC外圍端子接線圖 PAGEREF _Toc343338125 h 4H

5、YPERLINK l _Toc343338126四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc343338126 h 4HYPERLINK l _Toc3433381274.1 程序設(shè)計(jì)的流程圖 PAGEREF _Toc343338127 h 4HYPERLINK l _Toc3433381284.2 程序設(shè)計(jì)順序功能圖 PAGEREF _Toc343338128 h 5HYPERLINK l _Toc3433381294.3 程序設(shè)計(jì)梯形圖 PAGEREF _Toc343338129 h 7HYPERLINK l _Toc343338130五、系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc34333813

6、0 h 11HYPERLINK l _Toc343338131六、設(shè)計(jì)總結(jié) PAGEREF _Toc343338131 h 16HYPERLINK l _Toc343338132七、參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc343338132 h 17一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)對(duì)S7-200PLC的坐標(biāo)式機(jī)械抓手控制系統(tǒng)的工作原理分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程與上機(jī)調(diào)試工作的實(shí)踐，了解了電器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路，熟悉和掌握了外圍電路系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)的方法，并掌握利用PC對(duì)PLC工作狀況進(jìn)行監(jiān)控的方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1 控制要求如圖1坐標(biāo)式機(jī)械抓手控制示意圖所示，其控制要求主要有： 圖1機(jī)械手控制示意圖 圖2工作過(guò)

7、程圖 1. 只要D點(diǎn)有工件，機(jī)械手臂先下降，將工件抓取后上升； 2.將工件抓取搬運(yùn)到E點(diǎn)上方，機(jī)械手再次下降后放開(kāi)工件； 3.機(jī)械手臂上升，最后機(jī)械手臂回到原點(diǎn)； 4.C缸在抓取或放開(kāi)工件后，都需要10s的延時(shí)； 5.當(dāng)E點(diǎn)有工件且B缸已上升到LS4時(shí)，傳送帶電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以運(yùn)走工件。2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行基于S7-200PLC的坐標(biāo)式機(jī)械抓手原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。主要容包括： 1.設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的接線圖、軟件系統(tǒng)流程圖等；

8、2.進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，做出程序梯形圖；3.進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)式機(jī)械抓手的控制要求。三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC的選型S7-200PLC它有四種不同的型號(hào)，由于設(shè)計(jì)要求有6個(gè)輸入點(diǎn)和7個(gè)輸出點(diǎn)，因而選擇S7-CPU224最為合適。CPU224主機(jī)數(shù)字量I/O點(diǎn)為14輸入/10輸出共24個(gè)；擴(kuò)展能力強(qiáng)，可連續(xù)7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)；13KB程序和數(shù)據(jù)存取空間；6個(gè)獨(dú)立的30KHz高數(shù)計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHz高數(shù)緩沖輸出，具有PID控制器；I/O端子排可能很容易地整體拆卸，是具有將強(qiáng)控制能力的控制器。3.2 I/O分配表表1 I/O分配

9、表：輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)名稱地址功能名稱地址功能LS0I0.0啟動(dòng)按鈕HLQ0.6原始位指示燈LS1I0.1左限位開(kāi)關(guān)YV1Q0.0A臂左移LS2I0.2右限位開(kāi)關(guān)YV2Q0.1A臂右移LS3I0.3下限位開(kāi)關(guān)YV3Q0.2B臂上移LS4I0.4上限位開(kāi)關(guān)YV4Q0.3B臂下移LS5I0.5E點(diǎn)有無(wú)工件YV5Q0.4抓手CYV6Q0.5電動(dòng)機(jī)MC3.3 硬件接線圖 圖3 坐標(biāo)式機(jī)械抓手控制系統(tǒng)的PLC硬件接線圖3.4 PLC外圍端子接線圖圖4 PLC外圍端子接線圖四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 程序設(shè)計(jì)的流程圖程序設(shè)計(jì)流程圖如圖5示： 圖5 程序流程圖4.2 程序設(shè)計(jì)順序功能圖順序功能圖如圖6所示圖6 順序

10、功能圖4.3 程序設(shè)計(jì)梯形圖五、系統(tǒng)調(diào)試圖7 初始狀態(tài)的監(jiān)控狀態(tài)圖8機(jī)械手下降的監(jiān)控狀態(tài)圖9抓手加緊的監(jiān)控狀態(tài)圖10 機(jī)械手加緊物體后上升的監(jiān)控狀態(tài)圖11 機(jī)械手左移的監(jiān)控狀態(tài)圖12 機(jī)械手夾著物體下降的監(jiān)控狀態(tài)圖13 機(jī)械手松開(kāi)物體的監(jiān)控狀態(tài)圖14 機(jī)械手松開(kāi)物體后上升的監(jiān)控狀態(tài)圖15 機(jī)械手右移、電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)控狀態(tài)設(shè)計(jì)總結(jié) 在經(jīng)過(guò)兩周的PLC課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我們都曾以為自己熟練地掌握了PLC課程設(shè)計(jì)的訣竅，但當(dāng)自己真正的參與其中，真正的自己動(dòng)手動(dòng)腦之后，才發(fā)覺(jué)實(shí)際解決一項(xiàng)問(wèn)題有多么困難。但在這個(gè)過(guò)程中，我們所收獲的也是更加巨大的。在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了運(yùn)用Microsoft Visio畫(huà)圖軟件繪制電氣接線圖。對(duì)電氣的操作規(guī)有了深刻的認(rèn)識(shí)。在程序設(shè)計(jì)中首先要總體設(shè)計(jì)程序思路，然后分塊設(shè)計(jì)。在程序設(shè)計(jì)中，通過(guò)親自寫(xiě)程序，我更加理解了PLC基本指令的使用方法，也對(duì)基本指令的具體運(yùn)用有了深刻的概念。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)PLC的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)加強(qiáng)了自己的動(dòng)手實(shí)際操作能力。當(dāng)然本次課程設(shè)計(jì)是以小組形式開(kāi)展，在這次設(shè)計(jì)中也更加認(rèn)識(shí)到了小組團(tuán)隊(duì)合作的重要性，在合作中遇。七、參考