基于S7_200PLC的坐標式機械手控制系統(tǒng)設計說明

1、 PAGE17 / NUMPAGES21 學號091401149電氣控制與可編程控制技術課 程設計（2009級本科） 題目： 基于S7-200PLC的坐標式 機械手控制系統(tǒng)設計 系（部）院：物理與機電工程學院專 業(yè)： 電氣工程與其自動化 國 虎 指導教師： 靜 職稱： 副教授 完成日期：2012年 12 月 14 日課程設計任務書2012 年 秋季學期學生姓名國虎學號091401149專業(yè)方向電力系統(tǒng)班級09級（1）班題目名稱 基于S7-200PLC的坐標式機械抓手控制系統(tǒng)設計一、設計要求：設計一個基于S7-200PLC的坐標式機械抓手控制系統(tǒng)，實現(xiàn)下圖的控制功能：二、設計任務與編寫要求：學生

2、根據(jù)控制要求 ，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行坐標式機械抓手控制系統(tǒng)設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計，提高理論知識工程應用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。1.設計出硬件系統(tǒng)的接線圖，軟件系統(tǒng)流程圖等；2.進行PLC控制程序設計，做出程序梯形圖；3.進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)坐標式機械抓手的控制要求。三、設計進度與安排： 第一周： 星期一、二 講解設計課題容、布置任務與要求 星期三、四 PLC輸入輸出接線圖，初步設計 星期五梯形圖，控制面板圖初步設計第二周： 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，寫說明書與操作使用

3、說明 星期五完善上述設計容，裝訂設計說明書，答辯 指導教師簽字： 年 月 日目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc343338117一、設計目的 PAGEREF _Toc343338117 h 1HYPERLINK l _Toc343338118二、設計任務與要求 PAGEREF _Toc343338118 h 1HYPERLINK l _Toc3433381192.1 控制要求 PAGEREF _Toc343338119 h 1HYPERLINK l _Toc3433381202.2 設計任務 PAGEREF _Toc343338120 h 2HYPERLIN

4、K l _Toc343338121三、系統(tǒng)的硬件設計 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)的軟件設計 PAGEREF _Toc343338126 h 4HYPERLINK l _Toc3433381274.1 程序設計的流程圖 PAGEREF _Toc343338127 h 4HYPERLINK l _Toc3433381284.2 程序設計順序功能圖 PAGEREF _Toc343338128 h 5HYPERLINK l _Toc3433381294.3 程序設計梯形圖 PAGEREF _Toc343338129 h 7HYPERLINK l _Toc343338130五、系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc34333813

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

7、程圖 1. 只要D點有工件，機械手臂先下降，將工件抓取后上升； 2.將工件抓取搬運到E點上方，機械手再次下降后放開工件； 3.機械手臂上升，最后機械手臂回到原點； 4.C缸在抓取或放開工件后，都需要10s的延時； 5.當E點有工件且B缸已上升到LS4時，傳送帶電機轉(zhuǎn)動以運走工件。2.2 設計任務根據(jù)控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行基于S7-200PLC的坐標式機械抓手原理設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計，提高理論知識工程應用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要容包括： 1.設計出硬件系統(tǒng)的接線圖、軟件系統(tǒng)流程圖等；

8、2.進行PLC控制程序設計，做出程序梯形圖；3.進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)坐標式機械抓手的控制要求。三、系統(tǒng)的硬件設計3.1 PLC的選型S7-200PLC它有四種不同的型號，由于設計要求有6個輸入點和7個輸出點，因而選擇S7-CPU224最為合適。CPU224主機數(shù)字量I/O點為14輸入/10輸出共24個；擴展能力強，可連續(xù)7個擴展模塊，最大擴展至168個數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點；13KB程序和數(shù)據(jù)存取空間；6個獨立的30KHz高數(shù)計數(shù)器，2路獨立的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：輸入點輸出點名稱地址功能名稱地址功能LS0I0.0啟動按鈕HLQ0.6原始位指示燈LS1I0.1左限位開關YV1Q0.0A臂左移LS2I0.2右限位開關YV2Q0.1A臂右移LS3I0.3下限位開關YV3Q0.2B臂上移LS4I0.4上限位開關YV4Q0.3B臂下移LS5I0.5E點有無工件YV5Q0.4抓手CYV6Q0.5電動機MC3.3 硬件接線圖 圖3 坐標式機械抓手控制系統(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)的軟件設計4.1 程序設計的流程圖程序設計流程圖如圖5示： 圖5 程序流程圖4.2 程序設計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 程序設計梯形圖五、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 機械手加緊物體后上升的監(jiān)控狀態(tài)圖11 機械手左移的監(jiān)控狀態(tài)圖12 機械手夾著物體下降的監(jiān)控狀態(tài)圖13 機械手松開物體的監(jiān)控狀態(tài)圖14 機械手松開物體后上升的監(jiān)控狀態(tài)圖15 機械手右移、電動機運轉(zhuǎn)的監(jiān)控狀態(tài)設計總結(jié) 在經(jīng)過兩周的PLC課程設計的學習，我們都曾以為自己熟練地掌握了PLC課程設計的訣竅，但當自己真正的參與其中，真正的自己動手動腦之后，才發(fā)覺實際解決一項問題有多么困難。但在這個過程中，我們所收獲的也是更加巨大的。在本次設計中，我學會了運用Microsoft Visio畫圖軟件繪制電氣接線圖。對電氣的操作規(guī)有了深刻的認識。在程序設計中首先要總體設計程序思路，然后分塊設計。在程序設計中，通過親自寫程序，我更加理解了PLC基本指令的使用方法，也對基本指令的具體運用有了深刻的概念。通過這次課程設計，我對PLC的認識進一步加強，同時加強了自己的動手實際操作能力。當然本次課程設計是以小組形式開展，在這次設計中也更加認識到了小組團隊合作的重要性，在合作中遇。七、參考