搬运机械手电气控制系统设计

湖南工程学院

课程设计

课程名称电气控制与PLC 课题名称搬运机械手电气控制系统设计专业班级03

姓名

学号0

指导教师赖指南、刘星平、周向红

2013年06月25日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称电气控制与PLC 课题名称搬运机械手电气控制系统设计

专业班级

姓名

学号

指导教师赖指南、刘星平、周向红

审批黄峰、汪超、刘星平

任务书下达日期2013年06月09日

课程设计完成日期2013年06月25日

目录

第1章概述 (2)

1.1 PLC简介 (2)

1.2机械手概述 (2)

1.3 机械手控制系统设计步骤 (3)

第2章控制方案论 (4)

2.1 搬运机械手的设计原理 (4)

2.2 PLC的选取 (4)

第3章控制系统硬件电路设计 (7)

3.1传送带A,B主电路图及传送带B的控制电路图 (7)

3.2电动机主电路和控制电路电器元件选择 (8)

3.3PLC控制面板及接口电路图 (9)

第4章控制系统软件设计 (11)

4.1控制系统的软件设计原理 (11)

4.2顺序功能图 (12)

4.3程序详单 (13)

第5章控制系统的调试 (19)

总结 (20)

附录一

STL语言程序

附录二

参考文献

第1章概述

1.1PLC简介

可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）以微处理器为核心，将微型计算机技术、及网络通信技术有机地融为一体，是应用十分广泛的工业自动化控制装置。PLC应用技术具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、使用方便、易于扩展等有点，不仅可以取代继电器控制系统，还可以进行复杂的的生产过程控制以及应用于工业自动化控制网络，它已成为现代化工业控制的四大支柱（可编程控制技术、机器人技术、CAD/CAM技术和数控技术）之一。(来自《西门子PLC快速入门与实践》) 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC 的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。1.2机械手概述

机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善

热、累等劳动条件。机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。（来自“百度百科”）

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。

1.3机械手控制系统设计步骤

根据工艺要求确定被控系统必须完成的动作,确定这些动作之间的关系及完成这些动作的顺序。(2)分配输入、输出设备,即确定哪些外围设备是送信号给PLC的,哪些外围设备是接收来自PLC的信号的,同时还要将PLC的输入、输出点与之一一对应,对I/O进行分配。在此基础上确定PLC 的选型。(3)根据控制系统的控制要求和所选PLC的I/O点的情况及高功能模块的情况,设计PLC用户程序,此时可采用梯形田、助记符或流程图语言形式的用户程序。PLC的用户程序体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互关系,编程时可用编程器或计算机直接编程、修改,同时也可对PLC的工作状态、特殊功能进行设定。(4)对所设计的PLC程序进行调试和修改,直至PLC完全实现系统所要求的控制功能。(5)保存已完成的程序。

第2章控制方案论证

2.1 搬运机械手的设计原理

图3-1是搬运机械手工作示意图。该机械手的任务是将传送带A上的物品搬运到传送带B。为使动作准确，安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5。分别对机械手进行抓紧、左旋、右旋、上升、下降等行程的检测，并给出动作到位的检测信号。另外还安装了光电开关SP。负责检测传送带A上的物品是否到位。此外，还设置了起动按钮SB1和停止按钮SB2，分别用以启动和停止机械手的动作。

图3-1 搬运机械手工作示意图

传送带A、B由电动机M1、M2拖动，M1、M2分别由接触器KM1、KM2控制，机械手的上、下、左、右、抓、放等动作由液压系统驱动，并分别由6个电磁阀YV1—YV6来控制。

2.2PLC的选取

由于市场的需求和西门子PLC的广泛应用所以我选取的是S7-200.我们对其进行简要说明：

S7-200系列是一类可编程逻辑控制器（Micro PLC）。这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，下图展示一台S7-200 Micro PLC