青島理工大學(xué)琴島學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書課題名稱電器控制與PLC課程設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)電工程系專業(yè)班級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化115班學(xué)號(hào)20110201158學(xué)生陳凱指導(dǎo)老師周燕青島理工大學(xué)琴島學(xué)院教務(wù)處2014年6月12日電器控制與PLC課程設(shè)計(jì)評(píng)閱書題目機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制設(shè)計(jì)學(xué)生姓名陳凱學(xué)號(hào)20110201158指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)指導(dǎo)教師簽名年月日答辯評(píng)語及成績(jī)答辯教師簽名年月日教研室意見總成績(jī)室主任簽名年月日摘要在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機(jī)械手可在空間抓、放、搬運(yùn)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。機(jī)械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。可編程控制器是繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。本文應(yīng)用西門子公司生產(chǎn)的可編程控制器系列PLC，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手搬運(yùn)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器（PLC）控制功能。使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時(shí)期功能范圍得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞機(jī)械手、PLC目錄摘要I1序言12課程設(shè)計(jì)分析221機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求222機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)原理23機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)331機(jī)械手的操作方式332機(jī)械手PLC的輸入/輸出開關(guān)分配表333機(jī)械手PLC控制面板圖534機(jī)械手PLC移動(dòng)示意圖535機(jī)械手PLC控制接線圖636機(jī)械手PLC自動(dòng)控制狀態(tài)流程圖737機(jī)械手PLC控制梯形圖838機(jī)械手PLC的語句表1039機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)說明12391機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)手動(dòng)程序12392機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)自動(dòng)程序12393機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)返回原點(diǎn)程序134系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析1441系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題1442結(jié)果分析14總結(jié)15參考文獻(xiàn)161序言現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有重要的地位。通過課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的1、學(xué)生在老師的指導(dǎo)之下，綜合運(yùn)用現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程及前期所學(xué)課程的相關(guān)知識(shí)和技能，相對(duì)獨(dú)立地設(shè)計(jì)和調(diào)試一個(gè)小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)或繼電器控制系統(tǒng)，為即將從事的專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。2、初步培養(yǎng)編寫和整理“設(shè)計(jì)說明書”的能力。3、課程設(shè)計(jì)過程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查詢相關(guān)資料等，提高學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)資料的檢索和信息的處理能力。就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。2課程設(shè)計(jì)分析21機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求機(jī)械手電器控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求有單周期連續(xù)、自動(dòng)循環(huán)和手動(dòng)控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便的操作面板上表示出來。當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成各工步操作，且循環(huán)動(dòng)作。當(dāng)旋鈕打向手動(dòng)時(shí)，每一工步都要按下該工步按鈕才能實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手需將工件從工作臺(tái)A移至工作臺(tái)B上，其動(dòng)作過程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)完成。此外，機(jī)械手在夾送工件工件右行到位后，如果工作臺(tái)B上的工件尚沒有運(yùn)走，機(jī)械手則停止運(yùn)動(dòng)，待工作臺(tái)B上的工件被運(yùn)走后，機(jī)械手才能下降。22機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)原理機(jī)械手將一個(gè)工件由A處傳送到B處。其中上升、下降、左移和右移的執(zhí)行分別用雙線圈二位電磁閥推動(dòng)汽缸的完成。當(dāng)按下電磁閥通電，就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動(dòng)作。例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機(jī)械手下降，即使線圈在斷電，仍保持現(xiàn)有的下降狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外加緊，放松由單線圈二位電磁閥推動(dòng)汽缸完成，線圈通電執(zhí)行加緊動(dòng)作，線圈斷電執(zhí)行放松動(dòng)作。設(shè)備裝有上下左右限位開關(guān)。3機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)31機(jī)械手的操作方式操作時(shí)，機(jī)械手分為手動(dòng)操作方式、回原點(diǎn)操作方式、自動(dòng)循環(huán)操作方式。32機(jī)械手PLC的輸入/輸出開關(guān)分配表表31I/O分配表名稱輸入點(diǎn)編號(hào)名稱輸出點(diǎn)編號(hào)下限位行程開關(guān)I01下降Q00上限位行程開關(guān)I02加緊Q01右限位開關(guān)I03上升Q02左限位開關(guān)I04右移Q03回原點(diǎn)I05左移Q04啟動(dòng)按鈕I00停止按鈕I0633機(jī)械手控制面板圖圖31機(jī)械手操作面板圖34機(jī)械手移動(dòng)示意圖圖32機(jī)械手工作示意圖35機(jī)械手PLC控制接線圖圖33PLC外部接線圖36機(jī)械手PLC自動(dòng)控制狀態(tài)流程圖圖34順序功能圖37機(jī)械手PLC控制梯形圖38機(jī)械手PLC語句表39機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)說明控制系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、單周期、單步、連續(xù)和回原點(diǎn)5種工作方式。此處僅寫了手動(dòng)、回原點(diǎn)和連續(xù)三部分。機(jī)械手在最上面和最左邊且松開時(shí)稱為系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)（或稱初始狀態(tài)）。在進(jìn)入連續(xù)方式前系統(tǒng)應(yīng)處于原點(diǎn)狀態(tài)；若不滿足應(yīng)選擇回原點(diǎn)方式，然后按啟動(dòng)按鈕I00,使系統(tǒng)回原點(diǎn)。在原點(diǎn)狀態(tài)，順序功能圖中的初始步M00為ON，為進(jìn)入連續(xù)工作做好準(zhǔn)備。機(jī)械手從初始狀態(tài)開始，將工件從A點(diǎn)搬到B點(diǎn)，最后返回初始狀態(tài)的過程，稱為一個(gè)工作周期。如果選擇連續(xù)工作方式，在初始狀態(tài)下啟動(dòng)按鈕I00后，機(jī)械手從初始步開始，一個(gè)周期一個(gè)周期的反復(fù)連續(xù)工作。當(dāng)按下停止按鈕I10后，系統(tǒng)并不馬上停止工作，而是完成最后一個(gè)周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。如果選擇的是單步工作方式，從初始步開始，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步的任務(wù)后，自動(dòng)停止工作并停留在該步，再按下啟動(dòng)按鈕，又往前走一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。391機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)手動(dòng)程序?yàn)榱吮ＷC系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖。1）設(shè)置上升與下降之間、左行與右行之間的互鎖，以防止功能相反的兩個(gè)輸出同時(shí)為ON2）用限位開關(guān)I01、I02、I03、I04的常閉觸點(diǎn)限制機(jī)械手移動(dòng)范圍。3）上限位開關(guān)I02的常開觸點(diǎn)與控制左、右行的Q04和Q03的線圈串聯(lián)，機(jī)械手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)行時(shí)與別的物體碰撞。4）只允許機(jī)械手在最左或最右時(shí)上升、下降和松開工件。392機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)自動(dòng)程序在圖34中，按下啟動(dòng)按鈕I00及時(shí)，M20變成1狀態(tài)，機(jī)械手下降。與此同時(shí)，M01接通并自鎖。當(dāng)下降到位后，撞擊下限位開關(guān)，I01的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得M21的線圈接通，同時(shí)M20的線圈斷開。Q01被置位，系統(tǒng)進(jìn)入加緊狀態(tài)，計(jì)時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)。經(jīng)過1S的計(jì)時(shí)后，計(jì)時(shí)器T37動(dòng)作，常開觸點(diǎn)閉合，使得M22的線圈接通，同時(shí)M21的線圈斷開，Q02的線圈接通，系統(tǒng)進(jìn)入上升狀態(tài)。當(dāng)上升到位后，撞擊上限位開關(guān)，I00的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得M23的線圈接通，同時(shí)M22的線圈斷開。Q03的線圈接通，系統(tǒng)進(jìn)入右行狀態(tài)。當(dāng)右行到位后，撞擊右行程開關(guān)，I03的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得M24的線圈接通，同時(shí)M23的線圈斷開。Q00的線圈接通，系統(tǒng)進(jìn)入下降狀態(tài)。當(dāng)下降到位后，撞擊下限位開關(guān)，I01的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得M25的線圈接通，同時(shí)M24的線圈斷開。Q01的線圈復(fù)位，系統(tǒng)進(jìn)入松開狀態(tài)，計(jì)時(shí)器T38開始計(jì)時(shí)。經(jīng)過1S的計(jì)時(shí)后，計(jì)時(shí)器T38動(dòng)作，常開觸點(diǎn)閉合，使得M26的線圈接通，同時(shí)M25的線圈斷開。Q02的線圈接通系統(tǒng)進(jìn)入上升狀態(tài)。當(dāng)上升到位后，撞擊上限位開關(guān)，I02的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使得M27的線圈接通，同時(shí)M26的線圈斷開，Q04的線圈接通，系統(tǒng)進(jìn)入左行狀態(tài)。當(dāng)左行到位后，撞擊左行程開關(guān)，I04的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，Q00的線圈斷開。M01處于斷開狀態(tài)，因此，系統(tǒng)停止左行，并進(jìn)入原點(diǎn)狀態(tài)。全自動(dòng)工作方式將轉(zhuǎn)換開關(guān)扳至全自動(dòng)工作方式，按下啟動(dòng)按鈕I00，M01接通。若系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)，則系統(tǒng)按下列過程循環(huán)進(jìn)行下降加緊上升右行下降放松上升左行下降。整個(gè)系統(tǒng)周而復(fù)始的工作，直至按下停止按鈕。393機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)返回原點(diǎn)程序在初始狀態(tài)下，若系統(tǒng)不在原點(diǎn)時(shí)，則需要將系統(tǒng)返回原點(diǎn)。在回原點(diǎn)工作狀態(tài)下，I05為ON。按下啟動(dòng)按鈕I00時(shí)，機(jī)械手可能處于任意狀態(tài)中，根據(jù)機(jī)械手所處狀態(tài)可以分成3中情況，可采用不同處理方法（1）夾緊裝置松開（Q01為0狀態(tài)表明機(jī)械手沒有夾持工件，應(yīng)上升或左行，直接回原點(diǎn)。（2）夾緊裝置處于夾緊狀態(tài)，機(jī)械手在最右邊此時(shí)Q01和I03均為1狀態(tài)，應(yīng)將工件搬運(yùn)到B點(diǎn)后再回原點(diǎn)。（3）夾緊裝置處于夾緊狀態(tài)，機(jī)械手不在最右邊此時(shí)Q01為1狀態(tài)，右限位開關(guān)I03為0狀態(tài)。應(yīng)先上行、右行、下降和松開工件，將工件搬運(yùn)到B點(diǎn)后再回原點(diǎn)。4系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析41系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題1先將PLC程序傳入S7200CPU224PLC中，按下啟動(dòng)按鈕，正常通電。2當(dāng)按下相對(duì)應(yīng)的限位開關(guān)后，都會(huì)有相應(yīng)的指示燈亮起。42結(jié)果分析經(jīng)調(diào)試測(cè)試該設(shè)計(jì)滿足以下要求機(jī)械手需將工件從工作臺(tái)A移至工作臺(tái)B上，其動(dòng)作過程為下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。這些均由電磁閥控制液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)完成。此外，機(jī)械手在夾送工件工件右行到位后，如果工作臺(tái)B上的工件尚沒有運(yùn)走，機(jī)械手則停止運(yùn)動(dòng)，待工作臺(tái)B上的工件被運(yùn)走后，機(jī)械手才能下降?？偨Y(jié)為期兩周的電器控制與PLC課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過程，我組同學(xué)在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績(jī)，課程設(shè)計(jì)作為S7200PLC編程及應(yīng)用課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，相對(duì)獨(dú)立地設(shè)計(jì)和調(diào)試一個(gè)小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)或繼電器控制系統(tǒng)，為即將從事的專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計(jì)主要