基于PLC与组态王的机械手控制系统设计1

毕业论文

标题：基于PLC与组态技术机械手的控制系统学生姓名：陈勇乐谭鑫

系部：电子信息系

专业：电气自动化技术

班级：高电气1102班

指导教师：罗麦丰老师

湖南汽车工程职业学院教务处制

摘要 (1)

引言 (2)

一、机械手控制系统的工作要求 (4)

二、下位机PLC控制系统设计 (5)

2.1机械手控制PLC 输入输出端子分配 (5)

2.2机械手控制PLC顺序功能图 (5)

2.3机械手控制PLC外围接线图 (6)

2.4机械手控制PLC梯形图 (7)

三、系统上位机组态设计及功能实现 (10)

3.1设备连接 (10)

3.2通讯设备参数设置 (10)

3.3构造数据库 (11)

3.4监控界面的设计和动画连接 (12)

3.5系统运行 (14)

四、系统调试 (16)

4.1使用设备 (16)

4.2调试过程 (16)

五、设计过程遇到的问题及解决方法 (17)

总结 (19)

参考文献 (20)

致谢 (21)

附录1 ................................... 错误!未定义书签。附录2 ................................... 错误!未定义书签。

本设计主要介绍了基于组态王与PLC实现对机械手控制系统设计，开发PLC控制系统与上位机监控界面。组态王通过设备驱动程序从现场硬件设备获取实时数据并处理，以动画的方式在上位机屏幕上显示，同时按照组态要求和操作人员的指令使机械手按照设定的轨迹运行，并且将现场动画在监控界面中显示出来。该系统可以很好的实现机械手的自动控制和管理。

关键词：机械手； S7-200 PLC；组态王

随着科学技术的迅速发展，我国正在进行由手工操作到机械控制的变革。机械手的设计与控制对工业自动化的发展是不可缺少的，它的到来加速了企业变革，在工业自动化的生产中，无论是单机床还是组合机床、以及自动化生产流水线都要用机械手完成工件的取放甚至更复杂、更精密的零件加工。

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线，他是一门迅速发展起来的新兴技术。目前机械手虽然还不如人手那样灵活，但是他具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，因此，机械手越来越广泛地得到应用。

在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手。既便于设计制造，有便于更换工件，扩大应用范围。

现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化,工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。自上世纪六十年代，PLC设计的机械手被实现为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；提高生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。用西门子S7-200 PLC控制。

上位机监控系统采用组态王组态软件设计，组态王6.53是由亚控科技有限

公司研制的组态软件,是运行于Microsoft Windows2000\XP 中文平台的中文界面的人机界面软件,为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台,能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、曲线和报表输出、企业监控网络系统等功能。通过对本监控系统的分析，主要实现了以下两个功能，一、充分利用了组态王的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示机械手的运行的状态二、生成实时报表和历史报表并保存到指定的文件夹下，还可以对指定的变量进行查询。

一、机械手控制系统的工作要求

机械手在日常生活和生产中应用非常广泛的一种自动控制设备，它的广泛应用大大地减轻了操作工人的劳动强度，是实现工业自动化不可缺少的智能化设备。

1、具体的控制要求是：

总体要求：完成一个用PLC控制的工业机械手控制系统，实现机械手从原点位置（A点）将物品抓放至终点位置（B点）的控制。

控制要求：机械手在原点时（1SQ、3SQ受压），人工发出启动命令（按下按钮SB1），机械手下降（Q0.0得电）--下降至下限位置（4SQ受压）--夹击工件（Q0.1得电）--机械手上升（Q0.2得电）--上升至上限位置（3SQ受压）--机械手手臂右移（Q0.3得电）--右移至右限位置（2SQ受压）--机械手下降（Q0.0得电）-下降至下限位置（4SQ受压）--放开物体3秒（Q0.1失电）--机械手上升（Q0.2得电）—上升至上限位置（3SQ受压）—机械手臂左移（Q0.4得电）--机械手左移到原位以后进入下一周期循环，按下停止按钮后停止在原位。

二、下位机PLC控制系统设计

2.1 PLC 输入输出端子分配

该机械手的控制为纯开关控制，且所需I/O点数不多，一共使用了6个输入量和6个输出量。同时，为了确保今后系统的扩展，本系统采用性价比较高的西门子S7-200的CPU224CN模块，该模块是具有24个I/O 点，包括14个输入点和10个输出点。其I/O分配如表1所示。

表1.PLC的I/O地址分配表

2.2机械手控制系统PLC顺序功能图设计

当机械手处于原位S0.0时，按启动M0.0接通，状态转移到S0.1，下降电磁阀Q0.0得电，当到达下限位使行程开关M0.4接通，状态转移到S0.2，而S0.1自动复位，夹紧电磁阀Q0.1得电。延时3秒，以使电磁力达到最大夹紧力。当