机械手控制系统的设计

PLC课程设计

课题：机械手控制系统的设计

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任务要求

1.1 设计任务与要求

许多娱乐场合设有投币手动抓物机械手。仿照娱乐场合中的手动抓物机械手，设计机械手的控制系统，能够配合机械手的机械结构实现手动抓物。

要求：在资料调查和分析的基础上，对系统进行的分析和设计；要求完成如下主要功能：

（1）机械手的控制可以用单片机或PLC；

（2）通过按键，实现机械手的上升、下降、左移、右移、手爪张开、闭合；

（3）可采用上位机，远程控制机械手的上升、下降、左移、右移、手爪张开、闭合。

（4）采用电机驱动控制方式。

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，可以完成俩个工作台之间的工件搬运，完成动作包括左右，上下及工件的夹紧和放松六个动作过程，并可实现手动和自动两个操作过程。本课题结合学生的将来的职业岗位，主要要求学生根据机械手的工作原理及控制特点，设计该类型机械手的PLC控制过程，包括PLC的选型，即采用的类型。确定输入输出端口的个数。完成左右，上下及工件的夹紧和放松六个动作过程梯形图。

实验二：机械手控制系统的设计

机械手PLC控制设计

摘要

随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。

本论文可编程控制器(PLC)选用西门子（SIEMENS）公司S7-200系列的CPU224.机械手的开关量信号直接输入PLC，PLC通过中间继电器对电磁阀加以控制,而电磁阀通过控制相应的汽缸，完成俩个工作台之间的工件搬运，包括左右，上下及工件的夹紧和放松六个动作过程，并可实现手动和自动两个操作过程。

关键词：PLC,可编程控制器，机械手

目录

一、控制系统结构 (5)

二、控制要求 (5)

三、机械手顺序功能图 (6)

四、输入、输出分配 (7)

五、程序设计及工作过程分析

5.1程序设计 (7)

5.2程序梯形图 (9)

5.3过程分析 (12)

六、方案特点及存在的问题 (13)

七、课程设计心得与总结 (13)

参考文献

一、控制系统结构

机械手系统结构如图所示。

此面板中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。

二、控制要求

图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：

机械手要求具有以下几种工作方式：

1.手动操作：

用各自的控制按钮来一一对应地接通或断开各动作的工作方式。

2.单周期操作：

按下起动按钮，机械手传送工件运行一次后，停在原位后等待下次启动。

3.连续操作：

按下起动按钮，机械手能自动连续往复运行。

三、机械手顺序功能图

四、输入、输出分配

输入信号输出信号

启动按钮SB1 I0.0 电磁阀下降YV1 Q0.0 停止按钮SB2 I0.1 电磁阀上升YV3 Q0.1 左限位SQ4 I1.0 电磁阀左行YV5 Q0.2 右限位SQ3 I1.1 电磁阀右行YV4 Q0.3 上限位SQ2 I1.2 夹紧YV2 Q0.4 下限位SQ1 I1.3 原位HL Q0.5

五、程序设计及工作过程分析

5.1程序设计

语言表:①LD I0.0 ③LD M0.2

O Q0.0 O Q0.0

AN Q0.4 = Q0.4

AN M0.5 ④LDN I1.3

AN I1.3 A Q0.4

AN Q0.2 LDN I1.3

AN Q0.5 AN Q0.4

AN Q0.3 A M0.5

AN Q0.1 OLD

= M0.1 O Q0.1

② LDN Q0.4 AN I1.2

AN M0.5 AN Q0.2

A I1.3 AN Q0.0

= M0.2 AN QO.3

= Q0.1

⑤LD Q0.4 ⑧LDN Q0.4 AN I1.0

A I1.2 A M0.1 AN Q0.3 O Q0.3 LD Q0.4 AN Q0.0 AN I1.1 A M0.3 AN Q0.1 AN Q0.0 OLD = Q0.2 AN Q0.1 O Q0.0

AN Q0.2 AN I1.3

= Q0.3 = Q0.0

⑥LD I1.1 ⑨LDN Q0.4

O Q0.0 A I1.0

A Q0.4 0 Q0.5

AN I1.3 AN I1.3

AN Q0.1 AN I0.1

AN Q0.2 AN Q0.1

AN Q0.3 AN Q0.3

= M0.3 = Q0.5

S M0.4 R M0.4,1

⑦LD Q0.4 R M0.5,1

A M0.4 ⑩LDN Q0.4

A I1.3 A I1.2

R Q0.4 O Q0.2

S M0.5,1 AN I0.1