基于plc的坐標(biāo)式機(jī)械手畢業(yè)論文

1、<p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC（即可編程控制器）在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。PLC是一種基于數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時(shí)、記數(shù)、運(yùn)算等確定的功能，來控制各種類型的機(jī)電一體化設(shè)備和

2、生產(chǎn)過程。本文介紹了S7-200PLC的坐標(biāo)式機(jī)械手的控制系統(tǒng)，利用PLC程序控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用西門子公司S7-200系列，CPU224型PLC進(jìn)行試驗(yàn)，運(yùn)用STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程。主要功能是循環(huán)的將物件從A地運(yùn)往B地。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)，檢測技術(shù)等。由PLC接收來自外部的輸入信號（包括開關(guān)機(jī)、限位指令、傳感器信號指令等），并

3、控制雙線圈二位電磁閥來控制機(jī)械手的夾緊或松開。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械手控制；可編程控制器；S7-200PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要I</b></p><p><b>　　引 言1</b></p

4、><p>　　1、總體設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　1.1 控制要求3</p><p>　　2、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 PLC的選型5</p><p>　　2.2 I/O分配表5</p><p>　　2.3硬件接線圖6</p><p>　　

5、3、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 程序設(shè)計(jì)的流程圖7</p><p>　　3.2 程序設(shè)計(jì)梯形圖8</p><p><b>　　4、系統(tǒng)調(diào)試11</b></p><p>　　4.1自動(dòng)控制調(diào)試圖11</p><p>　　4.2手動(dòng)控制調(diào)試圖16</p>&

6、lt;p><b>　　5、設(shè)計(jì)總結(jié)19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　在我國飛速發(fā)展的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)中，工業(yè)生產(chǎn)力的高低是衡量發(fā)展快慢的重要因素。在不斷發(fā)展的工業(yè)經(jīng)濟(jì)中，操作工人的生產(chǎn)環(huán)境愈加惡劣，這使

7、得在要求提高工人操作技能的同時(shí)，也使他們的工作安全也受到了不同程度的威脅。隨著一系列現(xiàn)代化設(shè)備的推進(jìn)，大大的減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，對于以前那些操作困難、操作危險(xiǎn)的工業(yè)操作，都是通過操作工人遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化設(shè)備自動(dòng)完成生產(chǎn)的。這不但可以避免一些有害物質(zhì)對操作工人的傷害，還可以提高工廠的生產(chǎn)效率。 在各國的工業(yè)制造中，機(jī)械手技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)[1]。它能夠按照人們的事先要求完成相應(yīng)的操作，有的機(jī)械手還帶反饋能力，能夠根

8、據(jù)生產(chǎn)條件的變化自動(dòng)的調(diào)整生產(chǎn)操作，使生產(chǎn)的質(zhì)量和穩(wěn)定性得到提高。目前在一些生產(chǎn)的機(jī)床和焊接的行業(yè)中，得到大量的應(yīng)用。機(jī)械手的使用不但縮減了工業(yè)的生產(chǎn)成本，還提高了工業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，促進(jìn)了社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展。 機(jī)械手技術(shù)是一門涉及多領(lǐng)域的跨學(xué)科綜合性技術(shù)。近年來，機(jī)械手的發(fā)展越加的迅速，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)以及一些最新的技術(shù)也在機(jī)械手中有了應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)的使用，已經(jīng)是我國的工業(yè)發(fā)展的重要組成部分。 

9、;PLC技術(shù)能夠遠(yuǎn)程的</p><p>　　機(jī)械手是一種能夠在各種條件下工作的設(shè)備，它的工作主要是模仿人手的操作，并且可以通過改變控制程序?qū)崿F(xiàn)不同的操作的多功能機(jī)器。 機(jī)械手因其對工業(yè)生產(chǎn)具有積極作用而被人們所認(rèn)識。因它能代替人們在一些條件惡劣的場合，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)完成生產(chǎn)工序，大大的提高了工業(yè)生產(chǎn)率，受到了各國的強(qiáng)烈重視。尤其在一些帶有放射性和強(qiáng)污染性的場合，投入研究的財(cái)力和物力更加之多。

10、60;機(jī)械手大致可分為三類。第一類獨(dú)立機(jī)械手，第二類人工操作機(jī)械手，第三類專用機(jī)械手。獨(dú)立機(jī)械手又可稱為通用機(jī)械手，獨(dú)立機(jī)械手顧名思義就是獨(dú)立的不需要人工操作的機(jī)械手，而且它不附屬于主機(jī)，在擁有一般機(jī)械手傳統(tǒng)功能的同時(shí)還擁有記憶智能功能。人工操作機(jī)械手簡稱操作機(jī)，它由原子和軍事工業(yè)發(fā)展而來，后來發(fā)展到通信行業(yè)，在星球的探測中用通信設(shè)備控制機(jī)械手對星球進(jìn)行探測。專業(yè)機(jī)械手是專門用來工廠機(jī)床的下料和傳送的機(jī)械手，它一般附屬于自動(dòng)生產(chǎn)的生產(chǎn)線

11、上或生產(chǎn)機(jī)床上，除少數(shù)工序外，它的操作工序都是由主機(jī)驅(qū)動(dòng)且固定地為主機(jī)服務(wù)。 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械手屬于獨(dú)立機(jī)械手，即通用機(jī)械手。 </p><p><b>　　1、總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　1.1 控制要求</b></p><p>　　如圖1坐標(biāo)式機(jī)械抓手控制示意圖所示，其控制要

12、求主要有：</p><p>　　圖1機(jī)械手控制示意圖</p><p><b>　　圖2工作過程圖</b></p><p><b>　　自動(dòng)控制流程:</b></p><p>　　接通電源，原位指示燈點(diǎn)亮；開關(guān)I0.7常閉閉合；</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕I0.0，機(jī)械手

13、下移；</p><p>　　機(jī)械手下移到指定位置后抓住D點(diǎn)的工件；并等待10秒；</p><p>　　10秒后機(jī)械手上移；</p><p>　　機(jī)械手上移到指定位置后停止上移，并開始左移；</p><p>　　機(jī)械手左右到指定位置后停止左移，并開始下移；</p><p>　　機(jī)械手下移到指定位置后停止下移，放開工件并等

14、待10秒；</p><p>　　10秒后機(jī)械手開始上移；</p><p>　　上移到指定位置后停止上移，然后機(jī)械手右移，同時(shí)傳送帶開始工作；</p><p>　　機(jī)械手右移到原位后停止右移，傳送帶停止工作，然后機(jī)械手下移，循環(huán)上述動(dòng)作。</p><p>　　當(dāng)按下停止按鈕I0.6后，機(jī)械手繼續(xù)完成一次動(dòng)作流程后停止在原位。</p>

15、<p><b>　　手動(dòng)控制流程：</b></p><p>　　接通電源，I0.7常閉斷開；</p><p>　　按下按鈕I1.0，機(jī)械手下移，放開按鈕或者下移到指定位置后停止下移；</p><p>　　按下按鈕I1.1，機(jī)械后上移，放開按鈕或者上移到指定位置后停止上移；</p><p>　　按下按鈕I1.

16、2，機(jī)械手左移，放開按鈕或者左移到指定位置后停止左移；</p><p>　　按下按鈕I1.3，機(jī)械手右移，放開按鈕或者右移到指定位置后停止右移；</p><p>　　按下按鈕I0.4，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，傳送帶工作，直到放開I0.4傳送帶停止工作；</p><p><b>　　2、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.

17、1 PLC的選型</p><p>　　S7-200PLC它有四種不同的型號，由于設(shè)計(jì)要求有13個(gè)輸入點(diǎn)和7個(gè)輸出點(diǎn)，因而選擇S7-CPU224最為合適。</p><p>　　CPU224主機(jī)數(shù)字量I/O點(diǎn)為14輸入/10輸出共24個(gè)；擴(kuò)展能力強(qiáng)，可連續(xù)7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)；13KB程序和數(shù)據(jù)存取空間；6個(gè)獨(dú)立的30KHz高數(shù)計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的

18、20KHz高數(shù)緩沖輸出，具有PID控制器；I/O端子排可能很容易地整體拆卸，是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。</p><p>　　2.2 I/O分配表</p><p><b>　　2.3硬件接線圖</b></p><p>　　圖3 坐標(biāo)式機(jī)械抓手控制系統(tǒng)的PLC硬件接線圖</p><p><b>　　3、系統(tǒng)的軟件

19、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 程序設(shè)計(jì)的流程圖</p><p>　　程序設(shè)計(jì)流程圖如圖5示：</p><p><b>　　圖5 程序流程圖</b></p><p>　　3.2 程序設(shè)計(jì)梯形圖</p><p><b>　　4、系統(tǒng)調(diào)試 </b></

20、p><p>　　4.1自動(dòng)控制調(diào)試圖</p><p>　　圖1 初始狀態(tài)的監(jiān)控</p><p>　　圖2 機(jī)械手下降的監(jiān)控狀態(tài)</p><p>　　圖3 機(jī)械抓手抓住工件監(jiān)控圖</p><p>　　圖4 T37計(jì)時(shí)10秒后機(jī)械抓手上移監(jiān)控圖</p><p>　　圖5 機(jī)械抓手左移監(jiān)控圖&l

21、t;/p><p>　　圖6 機(jī)械抓手下移監(jiān)控圖</p><p>　　圖7 機(jī)械抓手放開工件監(jiān)控圖</p><p>　　圖8 T38計(jì)時(shí)10秒后機(jī)械抓手上移監(jiān)控圖</p><p>　　圖9 機(jī)械抓手右移并啟動(dòng)傳送帶監(jiān)控圖</p><p>　　圖10 機(jī)械抓手回到原處并重復(fù)上述動(dòng)作</p><p&

22、gt;　　4.2手動(dòng)控制調(diào)試圖</p><p><b>　　圖1 原位監(jiān)控圖</b></p><p>　　圖2 機(jī)械手手動(dòng)下移監(jiān)控圖圖3 機(jī)械手手動(dòng)上移監(jiān)控圖</p><p>　　圖4 機(jī)械手手動(dòng)左移監(jiān)控圖</p><p>　　圖5 機(jī)械手手動(dòng)右移監(jiān)控圖</p><p>　　圖6 機(jī)械

23、手手動(dòng)啟動(dòng)傳送帶電動(dòng)機(jī)監(jiān)控圖</p><p><b>　　5、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，由于第一次運(yùn)用Microsoft Visio畫圖軟件繪制電氣接線圖，操作不熟練，需要不斷學(xué)習(xí)如何使用再畫圖，導(dǎo)致花費(fèi)的時(shí)間非常多，但也收獲了一個(gè)功能強(qiáng)大的繪圖軟件的操作方法。其次我對電氣的操作規(guī)范也有了深刻的認(rèn)識。在程序設(shè)計(jì)中首先要總體設(shè)計(jì)程序思路，然后分

24、塊設(shè)計(jì)。在程序設(shè)計(jì)中，通過親自寫程序，我更加理解了PLC基本指令的使用方法，也對基本指令的具體運(yùn)用有了深刻的概念。而且一開始我用的順控指令，仿真軟件不能仿真，再這個(gè)問題上我也糾結(jié)了很久，一度以為是軟件版本過低，在查閱了許多資料后才知道仿真軟件有些指令不能仿真，同時(shí)我也發(fā)現(xiàn)了起保停電路可以代替順控指令。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　

25、[1] 張曉鋒，張靜.電氣控制與可編程控制技術(shù)及應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社，2010.</p><p>　　[2] 宋伯生.PLC編程控制指南.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[3] 史國生.電氣控制與可編程控制技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[4] 張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例（西門子S7-200系列).北京