机械手电气控制系统设计毕业论文.docx

PLC技术与工程应用课程设计

机械手电气控制系统设计

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设计任务书

设计目的：

学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路；

锻炼实际应用程序开发能力；

提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。

设计要求：

1、基本要求：

设置机械手复位按钮

设置单步/连续切换开关

2、提高要求

编制四个驱动电机的保护程序。要求自动检测电机是否处于堵转状态。若电机处于堵转状态，应立即停止系统工作，并点亮故障报警灯；故障排除后，按下复位按钮，故障报警灯熄灭；

连续运行模式下，统计传输工件的个数，存储于PLC的V型数据区，以备组态监控使用，也可用状态表监视其状态变化。

3、使用AutoCAD软件绘制系统电气原理图；

4、使用MicroSoftOfficeVisio软件绘制软件流程图；

5、绘制输入输出表(I/O表)；

目录TOC\o1-3\h\z\u

1 设计思路或方案选择 4

1.1本系统的控制方案 4

1.2控制要求 4

1.3系统各大功能 4

1.3.1驱动系统 4

1.3.2控制系统 4

1.3.3执行机构 4

1.4系统结构框图 4

1.5PLC的定义 4

1.6PLC的特点 4

2硬件电路设计 4

2.1电气原理图 4

2.1.1输出驱动单元 4

2.1.2输入检测单元 4

2.1.3输入输出接口电路介绍 4

2.1.4输入接口电路板 4

2.1.5输出接口 4

2.2I/O分配表 4

2.2.1为PLC的输入输出编址 4

3软件设计 4

3.1主流程图 4

3.2复位子程序流程图 4

3.3单步流程图 4

3.4连续流程图 4

4程序调试 4

4.1调试设备 4

4.2遇到的问题与解决方法 4

5心得体会 4

附录1参考文献 4

附录2程序清单 4

摘要

为工业机械手研制一个技术性能优良的控制系统，对于提高工业机械手的整体技术性能来说具有十分重要的意义。本论文正是针对这一课题，选择了可编程控制器(PLC)作为工业机械手的控制系统，这对提升工业机械手的整体技术性能起到了良好的作用。

本论文的控制对象是由三个搬运机械手组成的机械手群，每个机械手完成八个基本动作，三个机械手互相配合动作。机械手由气缸驱动，气缸受电磁阀控制。限位开关检测机械手是否到达固定位置。

可编程控制器(PLC)控制每个机械手的动作，实现机械手群的自动运行。本论文可编程控制器(PLC)选用西门子（SIEMENS）公司S7–200系列的CPU224，并扩展了EM221数字量输入模块和EM222继电器输出模块。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。在软件上，设计了主程序和子程序。主程序控制机械手群动作，子程序控制每个机械手动作。

本论文的重点放在PLC各硬件部分的设计和介绍、PLC梯形图的编写上。在整体设计过程中按照“提出问题，分析问题，解决问题”的主导思想，对整个系统的设计工作做出了细致的阐述。

关键词：可编程控制器(PLC)；气动机械手；梯形图；CPU224；

设计思路或方案选择

1.1本系统的控制方案

在工业自动化生产中常用的控制系统有：传统的继电器—接触器控制系统、PLC控制系统和微机控制系统这三种。但从使用性、经济性、可靠性出发，本设计选用了PLC。因为从上述该机械手所需完成的控制动作分析来看，本机械手是用于各种传感器在复杂的条件下工件的传输，主要动作是上升、下降、左移、右移、夹紧、放松和工序延时控制等，控制动作基本上是以简单的顺序逻辑动作为主。是属典型的继电逻辑顺序动作控制系统，这是PLC最擅长的功能，而且PLC具有体积小、重量轻、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、易于维护等特点，特别是替代继电器控制系统，这更是它的优势

1.2控制要求

如下图所示为某生产车间中自动化搬运机械手，用于将左工作台上的工件搬运到右工作台上。机械手的全部动作由液压驱动。液压泵由电磁阀控制，其上升/下降、左移/右移运动由双线圈两位电磁阀控制，即上升电磁阀得电时机械手上升，下降电磁阀得电时机械手下降。夹紧/放松运动由单线圈两位电磁阀控制，线圈得电时机械手夹紧，断电时机械手放松。

图2.1机械手的动作示意图

为便于控制系统调试和维护，本控制系统应有手动功能和显示功能。当手动/自动转换开关置于“手动”位置时，按下相应的手动按钮，就可实现上升、下降、左移、右移、夹紧、放松的手动控制。当机械手处于原位时，将手动/自动转换开关置于“自动”位置时，进入自动工作状态，手动按钮无效