課程設(shè)計(jì)（論文） 題目： 示教機(jī)械手 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 設(shè) 計(jì)名稱： 機(jī)電傳動(dòng)控制 班 級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué) 生姓名： _ 指 導(dǎo)教師： 2012 年 12 月 24 日 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 沈陽(yáng)理工大學(xué) 成 績(jī) 評(píng) 定 表 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 課程設(shè)計(jì)題目 示教機(jī)械手 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 評(píng) 語(yǔ) 組長(zhǎng)簽字： 成績(jī) 日期 20 年 月 日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 課程設(shè)計(jì)題目 示教機(jī)械手控 制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù) : 1.設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）完成課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書所要求的控制循環(huán)。 2）按停止按鈕，完成當(dāng)前循環(huán)后再停。 3）要求可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、回原點(diǎn)、單步、單周期、連續(xù)控制。 2.設(shè)計(jì)要求： 1）畫出端子分配圖和順序功能圖 2）設(shè)計(jì)并調(diào)試 PLC 控制梯形圖 3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 工作計(jì)劃與進(jìn)度安排 : 1）理解題目要求，查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案 1 天 2） PLC 梯形圖設(shè)計(jì)與調(diào)試 4 天 3）說(shuō)明書撰寫 1 天 4）答辯 1 天 指導(dǎo)教師 2012 年 11月 27 日 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 2012 年 11月 27 日 學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)： 201 年 月 日 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 1 沈陽(yáng)理工大學(xué) 目錄 前言 . 2 1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 . 3 1.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù) . 3 1.2 基本要求 . 3 2 總體設(shè)計(jì) . 4 2.1 PLC 選型 . 4 2.2 PLC 端子接線 . 5 3 PLC 程序設(shè)計(jì) . 7 3.1 設(shè)計(jì)思想 . 7 3.2 順序功能圖 . 8 3.3 PLC 梯形圖 . 9 4 程序調(diào)試說(shuō)明 . 17 5 結(jié)束語(yǔ) . 18 6 參考文獻(xiàn) . 18 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 2 沈陽(yáng)理工大學(xué) 前言 在 20 世紀(jì) 60 70 年代，為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制、機(jī)器人、大規(guī)模集成電路等高新技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)通用汽車公司 (GM)為適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，提出了 “結(jié)合計(jì)算機(jī)靈活、通用、功能完備以及繼電控制簡(jiǎn)單、易懂、操作方便、為大家所熟悉” 優(yōu)點(diǎn)，面向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、面向控制過(guò)程、面向?qū)嶋H問(wèn)題，即使是不熟悉計(jì)算機(jī)的人，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單訓(xùn)練也可直接編程的一種新型電子化的自動(dòng)控制裝置來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電 -接觸控制的設(shè)想。 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)率先研制出 PDP-14 可編程控制器，成功地用在 GM 公司的自動(dòng)裝配線上。 1987 年，國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)對(duì)它定義如下： 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而 設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)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(guò)程。 在早期，主要用于替代繼電 -接觸的順序控制，因此，又稱為可編程邏輯控制器 (Programmable logic controller PLC)。 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器 (Programmable Controller PC)。為區(qū)別于個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer PC)，故沿用 PLC 這個(gè)縮寫。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 3 沈陽(yáng)理工大學(xué) 1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 1.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù) 示教機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.2 基本要求 1. 單循環(huán)為： 1) 從原點(diǎn)開(kāi)始下降； 2)吸工件，延時(shí) 1 秒； 3）上升； 4）右轉(zhuǎn)； 5）下降 6）放下工件，延時(shí) 1 秒； 7）上升； 8）左轉(zhuǎn)，回原點(diǎn)。 2.要求有四種工作方式：手動(dòng)，自動(dòng)，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。 圖 1 示意圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 4 沈陽(yáng)理工大學(xué) 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 PLC 選型 PLC 主機(jī)：選擇西門子 S7-200 系列 PLC 作為沖壓機(jī)控制系統(tǒng)的控制主機(jī) 。 選擇 CPU226 AC/DC。 1） 24 輸入 /16 輸出共 40 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)。 2） 可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模板單元，最大可擴(kuò)展 248 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量I/O。 3） 13KB 的程序和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)空間。 4） 6 個(gè)獨(dú)立的 30KHz 的高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20KHz 的高速脈沖輸出。 5） 具有 PID 控制器。 6) 2 個(gè) RS-485 通信 /編程口。 7） 具有多點(diǎn)接口 MPI 通信協(xié)議。 8） 具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口 PPI 通信協(xié)議。 9） 具有自由通信口。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 5 沈陽(yáng)理工大學(xué) 2.2 PLC 端子接線 I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 6I 2 . 7下 限 位上 限 位右 限 位左 限 位上 升左 行松 開(kāi)下 降右 行夾 緊手 動(dòng)回 原 點(diǎn)單 步單 周 期連 續(xù)啟 動(dòng)停 止C P U 2 2 6 A C 2 2 0 VP L C 上 電 與負(fù) 載 電 源Q SK MK MNL 1急 停啟 動(dòng)K M下 降夾 緊上 升右 行左 行Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 41 M2 MML +1 L2 L圖 2 I/O 端子接線圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 6 沈陽(yáng)理工大學(xué) I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 6I 2 . 7下 限 位上 限 位右 限 位左 限 位上 升左 行松 開(kāi)下 降右 行夾 緊手 動(dòng)回 原 點(diǎn)單 步單 周 期連 續(xù)啟 動(dòng)停 止Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4下 降夾 緊上 升右 行左 行圖 3 I/O 端子圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 7 沈陽(yáng)理工大學(xué) 3 PLC 程序設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)思想 機(jī)械手的上升，下降，左行，右行，放開(kāi)和夾緊，可用 5 個(gè)線圈來(lái)控制，機(jī)械手的上，下，左，右限位可用傳感器或限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制，在主程序中， SM0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)一直閉合，公用程序是無(wú)條件執(zhí)行的，用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務(wù)，以及處理不同工作方式之間的相互轉(zhuǎn)換。在手動(dòng)方式下， I2.0 為 ON，執(zhí)行“手動(dòng)程序”子程序。在手動(dòng)程序中設(shè)置一些必要的連鎖： 1 設(shè)置上升和下降之間，左行和右行之間的互鎖，以防功能相反的兩個(gè)輸出同 時(shí)為 ON， 2 用限位開(kāi)關(guān) I0.1 I0.4 限制機(jī)械手的移動(dòng)范圍， 3 用上限位開(kāi)關(guān) I0.2 的常開(kāi)觸點(diǎn)與控制左行和右行的 Q0.2 和 Q0.3 的線圈串聯(lián)，使機(jī)械手只有升到最高位置才能左右移動(dòng)，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn)動(dòng)時(shí)與別的物體碰撞。在自動(dòng)回原點(diǎn)方式下， I2.1 為 ON，執(zhí)行“回原點(diǎn)”子程序。在其他三種工作方式下執(zhí)行“自動(dòng)” 子程序。程序的總體思想是啟保停的編程方法。 圖 4 電動(dòng)機(jī) 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 8 沈陽(yáng)理工大學(xué) 3.2 順序功能圖 圖 5 順序功能圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 9 沈陽(yáng)理工大學(xué) 3.3 PLC 梯形圖 主程序 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 10 沈陽(yáng)理工大學(xué) 公用程序 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 11 沈陽(yáng)理工大學(xué) 手動(dòng)控制 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 12 沈陽(yáng)理工大學(xué) 回原點(diǎn)程序 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 13 沈陽(yáng)理工大學(xué) 自動(dòng)控制 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 14 沈陽(yáng)理工大學(xué) 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 15 沈陽(yáng)理工大學(xué) 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 16 沈陽(yáng)理工大學(xué) 圖 6 梯形圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 17 沈陽(yáng)理工大學(xué) 4 程序調(diào)試說(shuō)明 1,調(diào)試單步工作程序時(shí) ， 按下單步控制開(kāi)關(guān) I2.2 并一直保持 ON 狀態(tài) ， 然后依次按下其他輸入開(kāi)關(guān) ， 能實(shí)現(xiàn)“單步工作”控制要求。 2， 調(diào)試單周期工作程序時(shí) ， 按下單周期控制開(kāi)關(guān) I2.3 并一直保持 ON 狀態(tài) ， 然后依次按下其 他輸入開(kāi)關(guān)，能實(shí)現(xiàn) “單周期工作”控制要求。 3， 調(diào)試連續(xù)工作程序時(shí) ， 按下單周期控制開(kāi)關(guān) I2.4 并一直保持 ON 狀態(tài) ， 然后依次按下其他輸入開(kāi)關(guān) ， 能實(shí)現(xiàn)“連續(xù)工作”控制要求。 4， 調(diào)試回原點(diǎn)工作程序時(shí) ， 按下單周期控制開(kāi)關(guān) I2.1 并一直保持 ON 狀態(tài) ， 然后依次按下其他輸入開(kāi)關(guān) ， 能實(shí)現(xiàn)“回原點(diǎn)工作”控制要求。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 18 沈陽(yáng)理工大學(xué) 5 結(jié)束語(yǔ) 感謝學(xué)校和老師給了我這次實(shí)踐的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)會(huì)了 PLC的基本編程方法，對(duì) PLC 的工作原理和使用方法有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高我們的工程素養(yǎng)。在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們所掌握的都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們吧自己想出來(lái)的程序與到 PLC 中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果與要求不符。能夠解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì) PLC 的理解得到了加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。 再次還要感謝同學(xué)對(duì)我的幫助，沒(méi)有他們就沒(méi)有我這次的實(shí)踐成果，每當(dāng)我迷茫時(shí)，都是他們給了我建設(shè)性的意見(jiàn)，有如黑暗中的一絲光亮，雪中送炭；當(dāng)然，幫助是相互的，當(dāng)別人遇到問(wèn)題時(shí)，我也做了我力所能及的事情，在相互的幫助中彼此成長(zhǎng)，增進(jìn)友誼，一起挑戰(zhàn)學(xué)業(yè)的山峰。 最感謝我們的老師對(duì)我們的悉心指導(dǎo)，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我懂得了很多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力 ，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心。相信會(huì)對(duì)今后的工作學(xué)習(xí)生活有非常大的幫助。而且大大提高了動(dòng)手能力，讓我充分的理解了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。 6 參考文獻(xiàn) . 1陳白寧 ,段智敏 ,劉文波 . 機(jī)電傳動(dòng)控制 M. 沈陽(yáng) :北大學(xué)出版社 , 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No 19 沈陽(yáng)理工大學(xué) 20