坐标式机械手的PLC梯形图控制程序设计与调试.doc-资料库

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江西理工大学应用科学学院西门子 PLC 课程设计自动化 07 专班姓学业：级：名：号：设计题目：坐标式机械手的 PLC 梯形图控制程序设计与调试设计报告格式 20 分设计内容 60 分 10 分 10 分封面 3 页面目录图表间距、行布局格式质量距、字体 5 3 4 6 工艺系统过程控制分析要求 8 8 I/O 分配 5 设备选型 5 电气原理图系统动手总印主电控制外围接程序实践象评路 8 电路线图设计能力 8 8 10 10 分 10 总计得分 2010 年 6 月 19 日 I

目录第一章设计要求 ..................................................... 1 1．1 控制要求 ................................................... 1 1．2 I/O 编址并画出工作框图 ...................................... 2 1．3 编程并调试 ................................................. 2 1．4 I/O 端子接线图 .............................................. 2 第二章工艺过程 ..................................................... 2 第三章操作面板布置 ................................................. 3 第四章输入/输出端子地址分配 ........................................ 4 第五章程序规划及编制 ............................................... 5 第六章单操作工作的程序 ............................................. 5 第七章自动操作程序 ................................................. 6 第八章 PLC 外围端子接线图 .......................................... 11 第九章总结 ........................................................ 12 参考文献 ............................................................ 13 II

机械手的 plc 课程设计第一章设计要求右限上限原点左限 A下限夹紧放松 B下限 A B 图 1 坐标式机械手动作原理图 1．1 控制要求如图 1 所示，将物体从位置 A 搬至位置 B 机械手整个搬运过程要求都能自动控制。在启动过程中能切换到手动控制及自动控制或半自动控制(又称单周期控制)，以便对设备进行调整和检修。图 2 是机械手控制系统的逻辑流程图。系统启动之前，机械手处于原始位置，条件是机械手在高位﹑左位。工件低位延时高位原位下降夹紧上升右移启动右位左位高位延时低位停止左移上升松开下降如图 2 机械手控制程序的流程图（1）动作顺序：机械手从原点位置起始下移到 A 处下限位→从 A 处夹紧物体 1

设计者：自动化 072 21 李小龙后上升至上限位→右移至右限位→机械手下降至 B 处下限位→将物体放置在 B 处后→上升至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。（2）上限、A、B 下限、左限、右限分别由限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。（3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。（4）机械手的夹紧和放松动作均应有 1s 延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有 0.5s 的停顿延时，然后进行下一个动作。（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。（6）要求循环 120 次后自动停止工作并警铃报警。 1．2 I/O 编址并画出工作框图 1．3 编程并调试 1．4 I/O 端子接线图第二章工艺过程机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。其中，上升 /下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。例如当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松夹紧由一个单线圈二位电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。当该线圈通电时，机械手夹紧，该线圈断电时，机械手放松。当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台上无工作时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降。机械手的动作过程分解图 3 所示。从原点开始，按下起动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，机械手下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，机械手右移停止。若此时工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，机械手下降停止；同时夹紧电磁阀断电；机械手放松，放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀， 2

机械手的 plc 课程设计机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过 8 步动作完成了一个周期。原点指示左限位开关左移电磁阀左移右移右移电磁阀起动原点下降电磁阀下降下限位开关上限位开关上升上升电磁阀右位上限位开关下降上升光电开关无工件检测右限位开关下降电磁阀下限位开关夹紧电磁阀夹紧电磁阀机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为图 3 机械手动作过程分解图步进、单周期和连续操作方式。手动操作：用按钮对机械手的每一步运动单独进行操作控制。例如，当选择上下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左右运动时，上下启动按钮，机械手右移；按下停止按钮，机械手左移。当选择夹紧放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一次动作后自动停止。单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动的、连续不断的周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。第三章操作面板布置根据控制要求，需安排一些操作开关，并设计控制箱面板布置图如图 4 3

设计者：自动化 072 21 李小龙上/下步进选择左/右夹/紧单操作单周期连续加载选择工作方式选择启动停止指示灯组图 4 操作面板布置图图 4 中，接通单操作方式。按加载选择开关的位置，用启动∕停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到左∕右位置时，按下启动按钮，机械手右行；若按下停止按钮，机械手左行。上述操作可用于使机械手回到原点。接通步进方式。机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步；每按启动按钮一次，操作一次。接通单周期操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，自动操作一个周期。接通连续操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期后自动回到原点并不再动作。第四章输入/输出端子地址分配该机械手控制系统所采用的 PLC 是德国西门子公司生产的 S7-200CPU224，图 5 是 S7-200CPU224 输入/输出端子地址分配图。该机械手控制系统共使用了 14 个输入点，6 个输出点。启动下限上限右限左限无件停止单操作步进单周期连续左右上下夹松工作方式选择加载选择 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 S7-200 CPU224 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 图 5 机械手的输入/输出接线图 4 下降上升夹紧右转左转原点指示

机械手的 plc 课程设计第五章程序规划及编制为了在程序中安排机械手控制系统单操作、步进操作、自动操作等功能程序，规划程序整体结构如图 6 所示 I0.7 JMP 单操作方式断开单操作程序 I0.1 LBL JMP 在步进操作方式断开步进操作 LBL I1.2 I1.1 I1.2 I0.0 JMP M1.0 S M1.0 R I1.1 I0.6 停止 SM0.0 自动操作 LBL END LDN I0.7 JMP 1 LBL 1 LDN I1.0 JMP 2 LBL 2 LDN I1.1 AN I1.2 JMP 3 LD I1.2 A I0.0 S M1.0,1 LD I1.1 O I0.6 R M1.0,1 LBL 3 LD SM0.0 END 图 6 机械手控制系统整体程序图若选择单操作工作方式，I0.7 断开，接着执行单操作程序。单操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计。在单周期工作方式下，可执行自动操作程序。在步进工作方式下，执行步进操作程序，按一下按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。在需要自动操作方式时，中间继电器 M1.0 接通。步进工作方式，单操作工作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器第六章单操作工作的程序如图 7 是实现单操作工作的梯形图程序 5

设计者：自动化 072 21 李小龙 I1.3 I0.2 I0.0 Q0.4 Q0.3 I0.6 Q0.3 Q0.4 I1.5 I0.0 I1.5 I0.6 Q0.02 S Q0.02 R I0.4 I0.0 Q0.1 Q0.0 I0.4 I0.6 Q0.0 Q0.1 右行左行夹紧放松下降上升图 7 机械手单操作梯形图为避免发生误动作，插入了一些连锁电路。例如，将加载开关扳到“左右” 档时，按下启动按钮，机械手右行；按下停止按钮，机械手向左行。这两个动作只有当机械手处在上限时才能执行。将加载开关扳到“夹/松”档，按下启动按钮，执行夹紧动作；按下停止按钮，松开。将加载开关扳到“上/下”档，按下启动按钮，下降；按停止按钮，上升。第七章自动操作程序如图 8 是机械手自动操作功能图，图 9 是与之对应的梯形图 6

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