示教机械手控制系统设计

目录

0 前言 (1)

1 课程设计的任务和要求 (2)

1.1 课程设计的任务 (2)

1.2 课程设计的基本要求 (3)

2 总体设计 (3)

2.1 PLC的选型 (3)

2.2 端子分配图 (4)

3 PLC程序设计 (6)

3.1 设计思想 (6)

3.2 顺序功能图 (6)

4 程序调试说明 (17)

结束语 (19)

参考文献 (20)

0 前言

机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因为，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，本课题拟开发物料搬运机械手，采用的德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。

机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电而言，它的发展大体上经历了成组拖动，单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。所谓成组拖动，就是一台电动机拖动一根天轴，再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械，这种生产方式效率低，劳动条件差，一旦电动机放生故障，将造成成组机械的停车；所谓但电动机的拖动，就是用一台电动机拖动一台生产机械，它虽然较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运动部件较多时，机械传动机构复杂；多电动机拖动，即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动，这种拖动的方式不仅大大的简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件。

1 课程设计的任务和要求1.1 课程设计的任务

1）示教机械手控制系统设计

2）示教机械手系统示意图如下图所示

图1.1机械手工作示意图

图 1.2 控制面板示意图

1.2 课程设计的基本要求

1)完成示教机械手控制系统的工作循环

2)要求有四种工作方式：手动、回原点、单周期、连续

3)连续时,循环5次结束,声光间断报警5秒

4)按停止按钮,完成当前循环后停

2 总体设计

2.1 PLC的选型

因为在设计程序时总共用到了17个输入信号和8个输出信号，这样CPU的输入端子要多一些以满足要求，因此在大小球分选系统中用的PLC的选型为西门子S7-200系列的可编程控制器CPU 226 AC/DC/继电器。PLC的主机：选择西门子S7-200系列作为此控制系统的主机。

选用CPU226的特点，其基本参数如下：

本机数字输入：24路数字量输入

本机数字输出：16路数字量输出

内部存储器位：256位

定时器总数：256定时器

计数器总数：256计数器

电源电压允许范围：AC85~264V

输入电流仅CPU/最大负载：35/100 m A,AC 240V

电压范围：DC20.4~28.8V

电流限制：约1.5A

2.2 端子分配图

图 2.1端子分配图

3 PLC程序设计

3.1 设计思想

该机械手能完成手动，单步，单周期，连续工作。

自动：当机械手处于起始位置时，上限位开关和左限位开关开关闭合。

将控制旋钮调到连续，按下启动按钮，关闭上限位左限位，自动程序开始运行，机械手下降，关闭启动按钮。然后按下下限位开关，机械手开始吸工件并延时1S，延时完后按夹紧到位，机械手上升。按上限位，机械手右行。按右限位机械手下降。按下限位，机械手放工件并延时1S。延时完后上升，按上限位和左限位，则左行。完成后计数器加一，并重复上述操作则。

手动：开始手动旋钮，与自动不同的是需要自己复位

3.2 顺序功能图

图3.1 回原点顺序功能图

图3.2 回原点顺序功能图

3.3 PLC梯形图

图3.4 公用程序

图3.5公用程序梯形图

图 3.6手动程序梯形图

图 3.7 回原点程序梯形图

图3.8 程序开始运行,下降

图 3.9 吸工件，上升，右行，下降

图 3.10 放工件，上升，左行

图 3.11 计数器加一

图3.12 复位夹紧，上升，下降，左行，右行

4 程序调试说明

仿真软件不能直接收到S7-200的程序代码，必须使用编程软件的导出功能将S7-200的用户程序转换为扩展名为“awl”的A S C Ⅱ文件，然后在下载到仿真PLC中去。

在仿真软件中执行菜单命令“文件”→“装载程序”，在出现的对话框中选择下载什么块，点击“确定”按钮后，在出现的“打开”对话框中双击要下载的*.awl文件，开始下载。下载成功后，CPU模块上出现下载的A S C Ⅱ文件名称，同时会出现下载的程序代码文本框和梯形图（见下图）。

图4.1 语句表，梯形图

执行菜单命令“PLC”→“运行”，开始执行用户程序。如果用户程序中有仿真软件不支持的指令或功能，执行菜单命令“PLC”→“运行”后，出现的对话框显示出仿真软件不能识别的指令。点击“确定”按钮，不能切换到RUN模式，CPU模块右侧的“RUN”LED的状态不会变化。

可以用鼠标点击CPU模块下面的开关板上的小开关来模拟输入信号，通过模块上LED观察PLC输出点的状态变化，来检查程序执行的结果是否正确。

如调试本课设中的手动程序，先点击CPU模块的I2.0手动输入端开关，再点击上行按钮开关I0.5,这样就会观察到CPU模块上的Q0.0对应的LED灯亮，再点击上限位输入信号I0.2所对应的开关，就会观察到CPU模块上的Q0.0对应的LED灯熄灭，这