机电综合实训

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课程名称：机电综合实训提交日期：年月日

概要

本文介绍了通过PLC控制机械手来模拟工业生产过程中机电设备的工作原理。工业机械手的任务是搬运物品，要求把物品从一个工位搬到另一个工位，如下图所示。机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制，这样使我们能更近距离地了解工业生产过程。

左移

右移

前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . ..4 第一章 PLC的基本概念和基本结构. . . . . . . . . . . . . ..5

1．1 PLC的基本概念. . . . . . . . . . . . . . . . ..5 1．2 PLC的基本结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 第二章 PLC简介. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . ..6 2．1 PLC的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3.1 PLC的应用领域. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..7

第三章控制系统的概述.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..9第四章机械手介绍.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10第五章项目制作.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

5.1绘制系统硬件原理图. . . . . . . . . . . .. . . . . .12

5.2元器件选型计算. . . . . . . . . . . . . . . . . ..12

5.3元器件明细表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

5.4输入/输出地址分配表. . . . . . . . . . . . . . . . .15

5.5绘制流程图或顺序功能图 . . . . . . . .. . . . . . . ..16

5.6编写控制程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

5.7系统的安装与调试. . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 致谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

本实训项目通过机械手总体控制方案设计、绘制

机械手硬件原理图、元器件选型计算、选择元器件、完成输入/输出地址分配表、绘制流程图或顺序功能图、完成控制程序、安装调试程序，使程序能够通过

P L C控制机械手进行操作。

随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅

速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳

动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现

安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人

进行正常的工作，意义更为重大。

第一章 PLC的基本概念和基本结构

1.1PLC的基本概念

现在社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可

靠性和灵活性，可编程序控制器（P r o g r a m L o g i c

C o n t r o l l e r,P L C）正是顺应这一要求出现的，

它是以未微处理器为基础的通用工业装置。

P L C的应用面广、功能强大、试用方便，已广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动

控制系统中，P L C在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用也得到迅速发展。P L C任然处于不断的发展之中，其功能不断增强，更为开放，它不但是单机自动化中应用最广的控制设备，在大型工业网络控制中也占有不可动摇的地位。P L C 应用面之广、普及程度之高，是其他控制设备无法比拟的。

本实训选取西门子公司S7-200小型P L C。

S7-200具有极高的可靠性、丰富的指令集和内

置的集成功能、强大的通信能力和品种丰富的扩展模块。S7-200也可以单机运行，用于代替继

电器控制系统，也可以用于复杂的自动化控制系统。由于它有极强的通信功能在网络控制系统中也能发挥其作用。

1.2PLC的基本结构

P L C主要由C P U模块、输入模块、输出模块和编程器（如下图）组成。P L C的特殊功能模块用来完成某些特使的任务。

按钮电源

接触器

电磁阀

指示灯

电 源PLC 控制系统示意图

第二章PLC简介

2.1 PLC的特点

1.编程方法简单易学

梯形图是使用得最多的PLC编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言想形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电器人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户城程序。

2.功能强，性能价格比高

一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器控制系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实先分散控制、集中管理。

3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的控制系统。PLC的安装接线也很方便，一班用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。

硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。

4.可靠性能高，抗干扰能力强

传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于接触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替了大量的中间继电器和时间继电器，PLC外部仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/101～/100，因接触点接触不良造成的故障大为减少。

PLC采取了一系列硬件和软件干扰措施，具有很强的抗烦扰能力，可以直接用于有很强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户认为最可靠的工业控制设备之一。

5.系统的设计、安装、调试、工作量少

PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。

PLC的图形图程序一班用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器控制系统电路图的时间要少得多。

PLC的用户程序可以在实验室模调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装与接线后，在现场的统筹过程中发现的问题一般通过修改程序就可以