毕业设计（论文）
课题机械手分拣大小球的PLC程序设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：
指导教师签名：日期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
摘要
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。用于分捡大小球的机械装置。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。
关键词：机械手、 PLC、大小球
ABSTRACT
The positive role of the manipulator increasingly known by people, first, it can partly replace human labor and can achieve the production requirements, follow a certain procedure, time and location to complete the workpiece transfer. Because, it can greatly improve the working conditions, and workers accelerate the realization of industrial production mechanization and automation pace. Therefore, by various advanced unit spent a great deal of attention and manpower to research and application. Especially in high temperature and high pressure and dust, noise occasions, application is more widely. In China, the modern years also have developed quickly, and obtained a certain result, by various departments of industry seriously. In the process of production, often to the assembly line of products, this topic intends to develop sorting through the manipulator, material handling by German Siemens s7-200 PLC, the fluctuation, left and right sides of manipulator and grab motion control. Used in the mechanical device can 1. We use programmable technology, combined with the corresponding hardware device, control finish all kinds of action. Robot
Keywords: manipulator, PLC, which can
目录
第一章机械手与PLC的简介
1.1 机械手的出现与发展 (1)
1.2 PLC的应用 (2)
第二章PLC控制系统的硬件设计
2.1 按钮和行程开关的选择 (7)
2.2 接近开关转换开关刀开关的选择 (7)
2.3 时间继电器接触器的选择 (8)
2.4 熔断器电动机的选择 (9)
2.5 电磁阀的选择 (9)
第三章分拣系统的PLC选择
3.1 PLC控制系统设计的原则和内容 (10)
3.2 PLC的选型 (10)
3.2.1 性能与任务相适应 (11)
3.2.2 PLC的处理速度应满足时实控制的要求 (12)
3.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一 (12)
第四章大小球分拣系统的PLC设计
4.1 系统的功能 (15)
4.2 分拣大小球系统的结构 (16)
4.3 大小球分拣传送过程控制分析 (16)
4.4分捡大小球系统的输入/输出地址及定时器分配 (17)
4.5 机械手分拣球控制系统的接线图 (18)
4.6 大小球分拣的设计思想 (18)
第五章机械手分拣大小球的PLC程序设计
5.1 机械手分捡大小球控制程序流程图 (20)
5.2 机械手分拣大小球控制程序的梯形图 (22)
第六章总结
参考文献
致谢
第一章机械手与PLC的简介
1.1机械手的出现与发展
1.1.1机械手的历史
它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。
机械手首先是从美国开始研制的。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人。作为机器人产品最早的实用机型是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
1.1.2机械手的组成
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位
置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。
1.1.3机械手分类
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。
1.2 PLC的应用
1.2.1 PLC的定义
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境中应用而设计的它采用一类可编程的存储器，在其内部用于存储用户程序，并执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术操作等用户指令，并通过数字或模拟式输入/输出，控制各类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按照方便与工业控制系统成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
1.2.2 PLC的分类
随着PLC的不断发展，其型号和形式越来越多，为了在设计控制工程系统时便于表达和选择适当型号的PLC，应对其进行分类。一般按照以下两种形式对PLC进行分类。
①按照I/O点的数量分为小型机，中型机和大型机。小型机的输入输出点的总数一般在256个以下，用户程序的存储容量一般为4KB左右。中型机的输入输出点的总数一般在256～2048之间，用户程序的存储容量一般为8KB左右。大型机的输入输出点的总数一般在2048个以上，用户程序的存储容量一般为16KB以上。
②按照结构形式分为整体式结构和模块式结构。整体式结构的PLC具有体积小，成本低和安装方便的特点，大多被小型机所采用，例如SIEMENS 公司的S7-200系列的PLC。模块式结构的PLC具有功能强大，配置灵活和维修方便的特点，大多被中型机和大型机所采用，例如SIEMENS公司的S7-300系列和S7-400的PLC。
1.2.3 PLC的特点与应用及其发展趋势
为了满足现代工业生产日趋复杂，以及多样化的特点（例如，实现逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作），对控制的要求也各不相同，目前普遍需要通用性搞的控制系统。PLC的出现受到了广大工程计数人员的欢迎。PLC的主要特点包括以下几个方面
①抗干扰能力强，可靠性高
②控制系统简单，通用性强
③编程方便，使用简单
④功能完善
⑤设计，施工和调试的周期短
⑥体积小，维护操作方便。
PLC在其生产初期由于价格高等原因，使它的使用受到限制。但近年来，PLC的应用逐渐广泛起来，主要原因有两个:一是微处理器的芯片和相关元件的价格不断下降；二是PLC自身的功能大大增强。PLC的应用面很广，在工厂自动化和计算机集成制造系统（CIMS）内占有重要地位。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁，采矿，石油，化工，电力等各个行业，使用情况大致可以归纳为六种类型：
①开关量的逻辑控制
②模拟量的控制
③运动控制
④过程控制
⑤数据控制
⑥通信及联网。
不同的工业环境对PLC的功能，体积和性能有不同的要求，对PLC的要求越来越高。因此，PLC的生产厂商把PLC的发展方向趋向于高集成度，小体积，大容量，高速度，智能化，易使用和高性能等几个方面，表现为以下几个方面：
①小型化，专用化和低成本
②大容量和高速度
③智能型I/O模块
④编程软件
⑤编程语言的标准化
⑥通信控制的简单化
⑦PLC的软件化与组态软件
⑧与现场总线的结合。
1.2.4 PLC的工作原理
当PLC启动运行后，其工作过程一般分为输入采样阶段，用户程序执行阶段和输出刷新阶段。完成上述三个阶段即称为一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLC的运行框图如图1.1所示，它清楚的描述了PLC的扫描工作过程。
⑴输入采样阶段
PLC在输入采样阶段，先扫描所有输入端子，并将各输入端子的状态存入各自对应的输入元件映像寄存器。此时，输入元件映像寄存器被刷新，接着进入程序执行阶段。在程序执行阶段或输出刷新阶段，输入元件映像寄存器与外界隔离，无论输入端子信号如何变化，输入元件映像寄存器中的内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才将输入端的新状态写入寄存器中。
⑵用户程序执行阶段
根据PLC 梯形图程序扫描规则，PLC 按照先左后右，先上后下的顺序执
行程序。当指令中涉及输入/输出状态时，PLC 从输入映像寄存器中“读入”对应的输入端子的状态，从输出映像寄存器“读入”对应输出映像寄存器的当前状态。然后，进行相应的运算，运行结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件（输出软继电器）的状态会随编程序的执行过程而变化。
⑶ 输出刷新阶段
在所以指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态在输
出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出驱动外部负载。
对于小型PLC ，I/O 点数较少，用户程序较短，用集中采样输出的工作
方式虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。大中型PLC 因I/O 点数较多，控制功能强，用户程序长，为提高响应速度可以采用定周期输入采样，输出刷新。也可以采用直接输入采样，直接输出刷新，中断输入/输出和智能化I/O 接口等方式。
图1.1 PLC 扫描工作过程
1.2.5 PLC对输入/输出的处理原则
根据PLC的工作特点，归纳出PLC对输入/输出的处理原则，如下所述：
⑴输入映像寄存器的数据取决于输入端子板上各输入点在上一个刷新期间的通断状态。
⑵程序如何执行取决于用户所编程序和输入/输出映像寄存器的内容及各元件映像寄存器的内容。
⑶输出映像寄存器的数据，取决于输出指令的执行结果。
⑷输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定。
⑸输出端子的通断状态，由输出锁存器决定。
第二章PLC控制系统硬件设计
2.1 按钮和行程开关的选择
2.1.1按钮的选择原则：
(1)根据使用场合，选择控制按钮的种类，如开启式，防水式，紧急式等。
(2)根据用途，选用合适的型式，如钥匙式，紧急试，带灯式等。
(3)按控制回路的要求，确定不同的按钮数，如单钮，双钮，三钮，多钮等。
(4)按工作状态指示和工作情况的要求选择按钮及指示灯的颜色。
2.1.2行程开关的选择：
行程开关的分类：直动式，滚动式和微动式三种。直动式行程开关的优点是结构简单，成本低，但容易烧蚀触头。滚动式行程开关克服了直动式行程开关的缺点，但其结构复杂，价格也较高，所以选择微动式行程开关体积小，动作灵敏，适用于小型机构中使用。
2.2接近开关、转换开关、刀开关的选择
2.2.1接近开关的选择：
接近开关是一种对接近它的物体有“感知”能力的元件—位移传感器，利用传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。在设计中，接近开关SBO用于检测是否有球，SB1—SB5分别用于传送机械手上下左右运动的定位。
接近开关分为霍尔接近开关，超声波接近开关，高频振荡式接近开关，霍尔接开关用于检测磁场，一般用磁场钢作为被检测体。超声波接近开关适用检测不能或不可触及的目标，其控制功能不受声、电、关等因素干扰，检测物体可以是固体、液体、或粉末状态的物体，只要能反射波用的电子
装置及调节检测范围用的程控桥式开关等几个部分组成，高频振荡式接近开关用于检测各种金属，主要由高频振荡器，集成电路晶体管放大器和输出器三部分组成。
2.2.2转换开关的选择：
转换开关是一种多档位，多触点，能够控制多回路的主令电器，可以用于控制小容量电动机的启动、换向、调速、正反转控制等，常用的万能转换开关有LW2、LW5、LW6、LW8等系列，在设计机械手大小球分选系统中操作方式有手动，单周期，连续。
2.2.3 刀开关的选择：
刀开关是一种手动电器，为了简单，方便，选择HD型单投刀开关，分为1级，2级，3级。
2.3时间继电器、接触器的选择
2.3.1时间继电器的选择：
时间继电器在控制电路中用于时间的控制，有JS23，JS27A，JSK□，7PR，SS—18等系列的时间继电器。
2.3.2接触器的选择：
接触器的选型要求：
（1）根据负载性质选择接触器类别，一般交流负载选择交流接触器，直流负载选择直流接触器。
（2）根据被控电路电流大小和使用类别选择接触器的额定电流。
（3）根据被控电路电压等级来选择接触器的额定电压。
（4）根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。
河南机电高等专科学校课程设计报告书 课程名称：《PLC技术与工程应用》 课题名称：机械手电气控制系统设计 系部名称：自动控制系 专业班级：生产过程自 姓名： 学号：121 2014年06月26日
设计任务书 设计任务书 设计目的： 1、学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路； 2、锻炼实际应用程序开发能力； 3、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、设置机械手复位按钮 机械手每次的工件输送过程，都应该从初始位置开始。定义右转到位、上行到位、退回到位及手指张开到位同时满足时为机械手初始位置。开机运行时，机械手应该首先自动回到初始位置；若遇到特殊情况，机械手停在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。 2、设置单步/连续切换开关 a.在单步模式下按下启动按钮(若机械手处于初始位置，则开始运行；否则，按下复位键，使机械手复位)→伸出→下行→手指夹紧→上行→左转→下行→手指张开→上行→退回→右转→停止 b.在连续模式下按下启动按钮，上述动作依次发生，但回到初始位置之后，继续下一个工件的传输过程。连续模式下，按下停止按钮，待本次工件传输工作结束后，停止运行。
《PLC技术与工程应用》课程设计报告书 目录 目录 ......................................................................................................... I 1 设计思路或方案选择 ............................................................. - 1 -1.1 机械手简述 ............................................................................. - 1 - 1.1.1 设计功能及硬件组成 ............................................................ - 1 -1.2 系统组成 ................................................................................. - 2 - 1.2.1 输出驱动单元......................................................................... - 2 - 1.2.2 输入检测单元......................................................................... - 3 - 1.3 PLC工作原理 .......................................................................... - 3 - 2 硬件电路设计 ............................................................................... - 4 -2.1 输入输出接口电路介绍 ......................................................... - 4 - 2.1.1 输入电路板............................................................................ - 4 - 2.1.2 输出板电路............................................................................ - 5 - 2.1.3 驱动电路 ............................................................................... - 5 - 2.1.4 控制电路原理图 ..................................................................... - 6 -2.2 I/O分配表 .............................................................................. - 6 - 2.2.1 输入信号 ............................................................................... - 6 - 2.2.2 输出信号 ............................................................................... - 7 - 2.3 机械手运动示意图 ................................................................. - 7 - 3 软件设计......................................................................................... - 8 -3.1 总流程图及说明 ..................................................................... - 8 -3.2 重要程序及说明 ..................................................................... - 9 -
河南工业职业技术学院 Henan Polytechnic Institute 毕业设计（论文） 题目＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 前言 系统在社会各行各业如：物流配送中心、邮局、采矿、港口、码头、仓库等行业得到广泛运用，分拣系统能够大大提高企事业单位该环节的生产效率。 机械臂自动分拣机构的积极作用正日益为人们所认识，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筛选与传送。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拣，本课程设计拟设计大小球分拣传送机控制系统的PLC设计，采用的德国西门子S7-200 系列（cpu-224）PLC，对机械臂的上下、左右以及抓取运动进行控制，用于分捡大小球的机械装置。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。 关键词：大小球分拣控制系统；PLC；行程开关 目录 第1章设计内容 (3) 1.1 大小球分拣传送机械控制系统设计内容简介 (3) 1.2大小球分拣传送机械控制系统功能分析 (4)
第2章大小球分拣传送系统的硬件电路 (5) 2.1按控制要求进行功能分析 (5) 2.2确定I/O信号数量，选择P LC的类型 (6) 2.3分拣大小球控制的I/O接线图 (6) 2.4分拣大小球控制的电器元件配置表 (7) 第3章大小球分拣传送系统的软件设计 (8) 3.1分拣大小球控制的运行框图 (8) 3.2分拣大小球控制程序的梯形图 (9) 3.3分拣大小球控制程序的指令表 (11) 第4章软件硬件调试 (14) 心得体会 (14) 参考文献 (15) 第1章设计内容 1.1 大小球分拣传送机械控制系统设计内容简介 学院此次安排我们进行了电气自动化的毕业设计，对我们系统总结学习知识是很有益处的。大学三年我们学到了很多电气的知识和技术，此次毕业设计是对大学学习的知识进行总结和运用，比如继电器--接触器控制和可编程控制器控制等重要章节更是练习紧密。让我们把课本知识很好的应用于实践中去，有助于总体实力的提高。 本次我的课程设计的主要内容：大小球分拣传送机械控制系统设计，如图1-1。
滁州职业技术学院机电系毕业设计 课题：分捡控制系统 设计时间：2011.11～2011.12 班级：机电（1）班 学号：20081401148 姓名：* * * 指导教师：冯巧红
摘要 大、小球分拣传送以其对人们生活的积极影响特别是在工业上的普遍应用不断被人们所认识，作为可操控机械，它能够部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循事先设定的步骤来完成工件的分拣传送，大大地节省了人类的劳动时间，更因其能适应复杂的环境，从而改善了人们的工作环境。随着科技的不断发展，在工业领域其应用范围不断增加，并取得了一定的成果。本课题设计了大、小球的分类选择传送系统，采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，对机械臂的上下、左右移动以及对球的抓取和释放的运动过程进行控制。我们利用可编程控制技术，并结合相应的硬件装置，来控制机械臂完成各种动作，实现大小球的分类选择传送。 关键词：PLC , 大小球, 机械臂, 原点显示
目录 摘要 (1) 第1章概述 (4) 1.1选题背景 (4) 1.2可编程控制器介绍 (4) 1.3控制要求 (5) 第2章硬件设计 (6) 2.1 主电路设计 (6) 2.2 I/O地址分配及接线图 (7) 2.3 元件的选择 (8) 第3章软件设计 (10) 3.1系统流程图 (10) 3.2顺序功能图 (11) 3.3梯形图和指令表 (12) 3.4程序分析 (16) 第4章软硬调试 (17) 4.1系统调试 (17) 4.2 使用说明 (17) 设计感想 (18) 参考文献 (19)
第1章概述 1.1选题背景 大、小球选择分类传送作为工业中器件选择传送的一个写照，在工业控制中它的应用领域不断拓宽。它能够通过编程来完成各种预期的作业任务，并能在各种复杂环境中工作，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其在人工智能方面大大地增加其效率，同时也改善了人类的工作环境与工作强度。 中国在科技发展方面发展水平较低，在工业中分拣传送劳动密集型还占有相当大的份额。由于人的劳动能力有限，并且人不能持续长时间的高强度工作，因此在劳动效率上往往是制约企业发展的关键性因素，为了提高劳动效率，抢占市场份额，各个企业也不断的引进和更新自动化设备来提高效率，同时降低人的工作强度。因而这种自动化控制在工业控制中有很大优势。 1.2可编程控制器介绍 可编程控制器起源于20世纪60年代末期，70年代随着微处理器的出现，使其真正成为具有计算机特征的工业控制装置。随着科技的不断进步，可编程控制器也更加适用于现代工业的需要。可编程控制器未来主要朝着以下方向发展：进一步加快CPU处理速度；变革操作控制方式，以增加对输入输出快速反应能力；由整体结构
一、要求 机械手的PLC控制 1．设备基本动作：机械手的动作过程分为顺序的8个工步：既从原位开始经下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移8个动作后完成一个循环（周期）回到原位。并且只有当右工作台上无工件时，机械手才能从右上位下降，否则，在右上位等待。 2．控制程序可实现手动、自动两种操作方式；自动又分为单工步、单周期、连续三种工作方式。 3．设计既有自动方式也有手动方式满足上述要求的梯形图和相应的语句表。 4. 在实验室实验台上运行该程序。 二参考 1. “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200” 书中212页“8.1.3机械手的控制” 2. “机床电气控制”第三版王炳实主编 书中156页“三、机械手控制的程序设计”。 3．“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式时手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。 注解： “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”例中只有手动和自动（连续）两种操作模式，使用顺序控制法编程。PLC 机型选用CPM2A-40型，其内部继电器区和指令与CPM1A系列的CPM有所不同。 “机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。本例中的程序是用三菱公司的F1系列的PLC指令编制。有手动、自动（单工步、单周期、连续）操作方式。手动方式与自动方式分开编程。参考其编程思想。 “可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式有手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。用CPM1A编程。 这里“误操作禁止”是指当自动（单工步、单周期、连续）工作方式时，按
设计说明书 《可编程控制器》课程设计 设计题目：大、小球分拣传送机械PLC控制 学院： 学号：100204075 专业（方向）年级：电气工程及其自动化 学生姓名： 福建农林大学 2013年 7 月 3日
目录 1引言 (1) 2PLC基础知识和编程语言 (1) 2.1 PLC的组成 (1) 2.2 PLC的编程语言 (1) 2.3 PLC主要技术性能指标 (1) 2.4 PLC的性能与任务相适应 (2) 2.5 PLC的选型 (2) 3PLC在大小球分拣系统中的设计 (3) 3.1 大小球分拣传送机器示意图与控制要求 (3) 3.2 确定I/0地址分配 (3) 3.3 绘制外部I/O接线图 (4) 3.4 大小球分拣的设计思想 (4) 4机械臂（手）分拣大小球系统的控制程序 (5) 4.1 机械手分拣大小球控制的程序功能图 (5) 4.2 梯形图控制程序 (5) 4.3 程序操作说明 (10) 4.4 创新设计内容 (10) 4.5 系统的调试说明及注意事项。 (11) 5总结 (11) 参考文献 (12)
1引言 本课程设计的对象为机械手的自动化控制。机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置,它是在机械自动化生产过程中发展起来的一种新型装置,在生产过程中起着非常重要的作用。此设计的目的在于：机械手能代替人类完成危险、重复、枯燥的工作,减轻人类劳动强度,提高劳动生产力。设计的内容为：机械手自动分拣大小球。实现的目的在于：分拣大小球可以自动化操作。本章主要介绍机械手在大小球分拣传送机械上如何与PLC相结合实现自动化操作。 2PLC基础知识和编程语言 2.1 PLC的组成 1)PLC由四部分组成：CPU模块、输入输出模块、编程器、电源。 2)CPU模块的作用：不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。 3)输入输出模块的作用：是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。 4)编程器的作用：生成用户程序，并用来编辑、检查、修改用户程序，监控用户程序的执行情况。 5)电源的作用：为PLC提供电源。 2.2 PLC的编程语言 PLC的编程语言有：顺序功能图、梯形图、功能块图、指令表、结构文本。其中S7-200只有三种编程语言：梯形图、功能块图、指令表。 ①梯形图（Ladder diagram）编程语言是一种图形语言 ,类似于继电器控制线路图的一种编程语言，它面向控制过程，直观易懂，是PLC编程语言中应用最多的一种语言。 ②顺序功能图常用来编制顺序控制程序，它包括步、动作、转换三个要素。顺序功能图法可以将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态。对于这些小状态的功能依次处理后再把这些小状态依一定顺序控制要求连接成组合整体的控制程序。 ③功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方块左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入端、输出端的小圆点表示“非”运算，信号自左向右流动。 2.3 PLC主要技术性能指标 ①I/O点数 指PLC外部输入和输出端子数。
课程设计任务书 一、设计任务： PLC机械手控制的实现 二、设计要求： 1.阐述机械手的工作原理 2.如何实现PLC对机械手的控制 3.机械手控制程序设计 三、设计期限 年月日至年月日
目录 第一节机械手的工作原理 1.1 机械手的概述 (1) 1.2 机械手的工作方式 (2) 第二节机械手控制程序设计 2.1 输入和输出点分配表及原理接线图 (3) 2.2 控制程序 (4) 第三节梯形图及指令表 3.1 梯形图 (8) 3.2 指令表 (9) 总结与评价 (10) 参考文献 (11)
第一节机械手的工作原理 1.1机械手的概述 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如： (1)机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。 (2)在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。 (3)可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。（4）可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。(5）宇宙及海洋的开发。 (6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。
1 1.2 机械手的工作方式 机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。 1、机械手传送工件系统示意图，如图1所示。 图1 机械手传送示意及操作面板图
1.电动机顺序的控制 要求：按下启动按钮后，电动机M1运转10S, 停止5S, 电动机M2与M1相反，即M1停止时M2运行，M2运行时M1停止，如此循环往复，直至按下停车按钮。 2.喷泉的控制 要求：有A、B、C、三组喷头，启动后：A组先喷5S;然后B、C同时喷，A停；5S后B 停；再5S后C停，而A、B又喷；再2S,C也喷；持续5S后全部停喷。再过3S重复前述过程 3.压力机控制 要求：压力机冲头停在上方原始位置，行程开关SQ1被压下，其常开触点闭合。按下启动按钮，其常开触点通电一次，液压电磁阀YV1接通，冲头下行。当冲头接触工件后压力迅速升高，压力继电器SP压力值达到预定值后，其常开触点闭合。保压5S,接通电磁阀YV2。冲头上升，返回原始位置再压住行程开关SQ1,冲头停止上升，按上述控制要求设计。 4．液压滑台自动循环运动控制 要求：液压滑台循环工作过程为预备、快进、工进、停留和快退五个工步，分别利用1000～1005作为各步的工进继电器，各工步转换条件由外设SB、SQ1、SQ2、SQ3和压力继电器SP提供，对应各步的动作作为驱动电磁阀YV1、YV2和YV3的线圈。 5.* 物料传送系统的控制 在自动物流生产线上，一般通过加工、检侧、包装等工位的传送带来运送加工的工作。 每套传送系统由不同电机控制，为节能运行，没有工件的传送暂不运行，检测到工件则启动传送带，工件到达传送带的尾端，启动下条传送带，如果前条传送带没有工件则停止运行。 动作要求：按启动按钮后加工工位的传送带开始运行，有工件运行到传送带的尾部时传感器动作，启动检测工位的传送带，再传送到尾部时传感器动作，启动包装工位传送带，该传送带启动2S后，前条传送带没有工件则停止运行。传感器检测到工件到位置3S后，若前条传送带没有工件停止运行。 6. 工业自动清洗机的控制 在工业现场有一种自动清洗机，工作时将需要清洗的部件放在小车上，按启动按钮后小车自动进入清洗池指定位置A，首先加入酸性洗料，小车再继续前行到另一位置B,然后返回到位置A，打开排酸阀门将酸性洗料放出，完成一次酸洗后。再加入碱性洗料，清洗过程同酸洗。等碱性洗料完全放出后，小车从位置A回到起始位置，等待下次启动信号。 动作要求：该清洗设备的小车前进后退通过电动机的正反转控制，酸性洗料的碱性洗料通过两个泵分别注入，通过打开电磁阀排放洗料，再这里洗料的注入和放出都通过时间控制，实际的清洗也可以用液位开关控制。 7．升降控制系统 有一个升降控制系统。在自动控制时，要求上升10S，停5S，下降10S，停10S，往复循环10次后停止运行。 8．车库自动门的控制系统 汽车到达车库门前，超声波开关接收到来车的信号，门电动机正传，门上升，当门上升到顶点碰到上限开关时，停止上升，汽车驶入车库后，光电开关发出信号，门电动机反转，门下降，当下降到下限开关后门电动机停止。
学院 Henan Polytechnic Institute 毕业设计（论文） 题目＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
前言 系统在社会各行各业如：物流配送中心、邮局、采矿、港口、码头、仓库等行业得到广泛运用，分拣系统能够大大提高企事业单位该环节的生产效率。 机械臂自动分拣机构的积极作用正日益为人们所认识，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筛选与传送。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拣，本课程设计拟设计大小球分拣传送机控制系统的PLC设计，采用的德国西门子S7-200 系列（cpu-224）PLC，对机械臂的上下、左右以及抓取运动进行控制，用于分捡大小球的机械装置。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。 关键词：大小球分拣控制系统；PLC；行程开关
目录 第1章设计内容 (3) 1.1 大小球分拣传送机械控制系统设计内容简介 (3) 1.2 大小球分拣传送机械控制系统功能分析 (4) 第2章大小球分拣传送系统的硬件电路 (5) 2.1按控制要求进行功能分析 (5) 2.2确定I/O信号数量，选择P LC的类型 (6) 2.3分拣大小球控制的I/O接线图 (6) 2.4分拣大小球控制的电器元件配置表 (7) 第3章大小球分拣传送系统的软件设计 (8) 3.1分拣大小球控制的运行框图 (8) 3.2分拣大小球控制程序的梯形图 (9) 3.3分拣大小球控制程序的指令表 (11) 第4章软件硬件调试 (14) 心得体会 (14) 参考文献 (15)
p l c机械手课程设计Last revision on 21 December 2020
目录 1 2 (4) 3 (4) 4 PLC及机械手的选择和论证 (6) PLC的结构及基本配置 (6) PLC的选择及论证. (7) 6 软件电路设计及描述 1引言
在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产，金属加工生产批量中有四分之三有50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。并且在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。 可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。 机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手通用性更好。 采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。 在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。 2 设计目的及主要内容 设计目的 1、培养plc设计能力； 2、扩展知识结构； 3、培养综合运用能力； 4、是课堂教学的有益补充。通过本次课程设计，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用。 主要内容 1.正确选用机械手和PLC类 2.绘制I/O分配 3.设计梯形图 4.指令语句 5.模
第1章引言 1.1 大小球分拣传送机械控制系统设计内容简介 学院此次安排我们进行了为其两周的机电传动课程设计实习，对我们即将进行毕业设计是很有益处的。这学期我们学习了机电传动控制课程，此次实习主要是对课本中的知识进行实践，比如继电器--接触器控制和可编程控制器控制等重要章节更是练习紧密。让我们把课本知识很好的使用于实践中去，有助于总体实力的提高。 本次我的课程设计的主要内容：大小球分拣传送机械控制系统设计，如图1-1。 图1-1大小球分拣传送机械示意图
本次设计的控制要求如下： 1.机械臂起始位置在机械原点（见图1-1），为左限、上限的交点位置。 2.有启动按钮和停止按钮控制运行，按下设备停止按钮后机械臂必须回到原点。 3.启动后，机械臂动作顺序为：下降→吸球→上升（至上限）→右行（至右限）→下降→释放→上升（至上限）→左行返回（至原点）。 4.机械臂有形式有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关LS2断开（=“0”）；压着小球是，下限开关LS2接通（=“1”） 1.2 大小球分拣传送机械控制系统功能分析 分拣大小球的控制功能要求为： 1.原位：机械臂原始状态为左上角原位处，即上限开关LS3及左限开关LS1压合，同时机械臂处于有磁状态状态和球槽内有球（接近开关PS吸合），这时原位显示亮，表示准备就绪。 2.按下启动按钮SB1后，机械臂的电磁铁断磁，机械臂下降，接近开关SQ闭合后后机械臂会碰到球，接着电磁铁加磁。如果同时碰到下限开关LS2，则一定是小球；如果此时未碰到下限开关LS2，则一定是大球。 3.机械臂吸住球后就提升，碰到上限开关LS3后就右行。 4.如果是小球，则右行到LS4处；如果是大球，则右行到LS5处。
中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：数控技术课程设计 ——机械手自动操作控制的PLC程序设计 指导教师：职称: 职称: 2016年12月5日
中北大学 信息商务学院 课程设计任务书 2016/2017 学年第 1 学期 所在系：机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：学号： 课程设计题目：数控技术课程设计 —机械手自动操作控制的PLC程序设计起迄日期： 2016年12月5日～2016年12月9日课程设计地点：中北大学信息商务学院 指导教师： 系主任：暴建岗 下达任务书日期: 2016 年12月 5日
课程设计任务书 1．设计目的： 通过对机械手自动操作控制的PLC程序设计，使学生在熟练机械手的动作顺序与原理的基础上，学会应用PLC。 2．设计容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 机械手将工件从A工作台搬到B工作台。机械手的工作过程由8个动作完成一个循环，如图所示。取放工件的上升/下降和左移/右移分别用YV1、YV3、YV4和YV5控制，夹具的夹紧和放松由电磁阀YV2控制。当工件搬到B工作台返回时，用光电开关SQ7发出无工件信号。 （1）采用部移位寄存器M100~ M117逐位输出方式实现顺序控制，移位条件是对各限位开关（SQ1~SQ6）的状态检测来决定。 （2）夹紧或放松动作，分别用定时器T450、T451延时控制。 （3）采用具有保持功能的辅助继电器M202驱动夹紧阀。 通过本课程设计,完成 ①输入输出信号分析与PLC I/O分配图 ②PLC选型 ③主要元器件型号的选择 ④主接线图设计 ⑤完成梯形图设计并完成相应指令。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： 要求独立完成机械手自动操作控制的PLC程序设计，包括程序的编制和调试，并根据规定格式完成课程设计说明书的撰写。
基于PLC的大小球分拣系统设计 摘要 大、小球分拣传送以其对人们生活的积极影响特别是在工业上的普遍应用不断被人们所认识，作为可操控机械，它能够部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循事先设定的步骤来完成工件的分拣传送，大大地节省了人类的劳动时间，更因其能适应复杂的环境，从而改善了人们的工作环境。随着科技的不断发展，在工业领域其应用范围不断增加，并取得了一定的成果。本课题设计了大、小球的分类选择传送系统，采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，对机械臂的上下、左右移动以及对球的抓取和释放的运动过程进行控制。我们利用可编程控制技术，并结合相应的硬件装置，来控制机械臂完成各种动作，实现大小球的分类选择传送。 关键词：PLC , 大小球, 机械臂, 原点显示
目录 第1章概述 (1) 1.1选题背景 (1) 1.2可编程控制器介绍 (1) 1.3控制要求 (2) 第2章硬件设计 (3) 2.1 主电路设计 (3) 2.2 I/O地址分配及接线图 (4) 2.3 元件的选择 (5) 第3章软件设计 (7) 3.1系统流程图 (7) 3.2顺序功能图 (8) 3.3梯形图和指令表 (9) 3.4程序分析 (1) 第4章软硬件调试 (1) 4.1系统调试 (1) 4.2 使用说明 (2) 结论 (2) 设计感想 (3) 参考文献 (3)
第1章概述 1.1选题背景 大、小球选择分类传送作为工业中器件选择传送的一个写照，在工业控制中它的应用领域不断拓宽。它能够通过编程来完成各种预期的作业任务，并能在各种复杂环境中工作，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其在人工智能方面大大地增加其效率，同时也改善了人类的工作环境与工作强度。 中国在科技发展方面发展水平较低，在工业中分拣传送劳动密集型还占有相当大的份额。由于人的劳动能力有限，并且人不能持续长时间的高强度工作，因此在劳动效率上往往是制约企业发展的关键性因素，为了提高劳动效率，抢占市场份额，各个企业也不断的引进和更新自动化设备来提高效率，同时降低人的工作强度。因而这种自动化控制在工业控制中有很大优势。 1.2可编程控制器介绍 可编程控制器起源于20世纪60年代末期，70年代随着微处理器的出现，使其真正成为具有计算机特征的工业控制装置。随着科技的不断进步，可编程控制器也更加适用于现代工业的需要。可编程控制器未来主要朝着以下方向发展：进一步加快CPU处理速度；变革操作控制方式，以增加对输入输出快速反应能力；由整体结构
XXXXX学院 课程设计说明书设计题目: 大、小球分拣传送机械控制系统设计 学生姓名：XXXXX 学号：XXXXX 专业班级：XXXXX 指导教师：XXXXX 2012 年12 月12 日
内容摘要 机电一体化产品的积极作用正日益为人们所认识，如本设计产品机械手，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筛选与传送。而且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拣，本课程设计拟设计大小球分拣传送机控制系统的PLC设计，采用的德国西门子 S7-200 系列（cpu-224）PLC，对机械臂的上下、左右以及抓取运动进行控制，用于分捡大小球的机械装置。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。 关键词：大小球分拣控制系统； PLC设计；机械手
目录 第1章引言 (1) 1.1 大、小球分拣传送机械控制系统设计内容简介 (1) 1.2 大、小球分拣传送机械控制系统设计要求 (1) 1.3 大、小球分拣传送机械控制系统设计思想 (2) 第2章大、小球分拣传送系统的硬件电路设计 (3) 2.1 大、小球分拣传送系统功能说明 (3) 2.2 设计主电路原理图 (3) 2.3 机械臂分拣大、小球控制的运行框图 (4) 2.4 确定I/O信号数量，选择PLC的类型 (4) 2.5 机械臂分拣大、小球控制的电器元件I/O分配表 (5) 2.6 机械臂分拣大、小球控制的I/O接线图 (5) 第3章大、小球分拣传送系统的程序设计 (8) 3.1 机械臂分拣大、小球控制程序的梯形图 (8) 3.2 机械臂分拣大、小球控制程序的指令表 (11) 第4章软件硬件调试 (13) 结论 (16) 设计总结 (17) 谢辞 (18) 参考文献 (19)
《PLC技术与工程应用》课程设计任务书 课题名称：机械手电气控制系统设计 专业班级：电气自动化技术102班 河南机电高等专科学校自动控制系 2012-06-01
1、概述 机械手是工业生产过程中常见的自动化设备，它具有工件的自动取拿、移动和输送功能。机械手机构控制涉及了PLC、传感器、电机驱动等技术。 机械手实验设备如图1所示。该设备可以实现手臂的左右摆动、伸出与退回、上下移动、机械手指的夹紧与张开等四自由度动作。 图1. 机械手实验设备 1.1 输出驱动单元 该设备四自由度动作由四台直流电动机驱动，每台电动机可进行正反转运行。左右摆动由齿轮组啮合实现减速传动；伸出与退回、上下移动由直流减速电机驱动丝杠--螺母结构完成；机械手指的夹紧与张开由直流减速电机驱动连杆结构实现。该设备共有8个动作，由控制器输出信号驱动。 1.2 输入检测单元 每个自由度运行极限位置设置了两个行程开关，用于判断当前动作是否到
位。该设备共有8个行程开关作为控制器的输入信号。 2、输入输出接口电路介绍 机械手实验设备既是所谓控制对象，对于一般工业控制，其控制核心使用可编程控制器(PLC)。设计输入输出接口电路 (如图2所示) 的目的是为解决机械手设备输出驱动单元、输入检测单元与PLC之间的信号接口问题。图中上层电路板是驱动电路板，下层电路板左侧是输入接口电路板，右侧是输出接口电路板。 图2. 输入输出接口电路板 2.1 输入接口电路板 输入接口电路板原理图如图3所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态转换为统一的电平信号(逻辑1：24V DC ；逻辑0：0V DC)。板上设有光电隔离电路，将内外电源隔离，以保护设备安全。 图3. 输入接口电路板电气原理图
大小球分拣系统课程设计23543048
课程设计（论文）题目：大小球分拣系统设计 设计名称：机电传动控制 班级学号：1101014206 学生姓名：关庆丰 指导教师：李岩姚旭东 2014年01月03日
成绩评定表
课程设计任务书 学院机械设计学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名关庆丰班级学号 1101014206 课程设计题目大小球分拣系统设计 实践教学要求与任务: 1.设计内容： 1）完成《指导书》中要求的工作循环 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。 5）按复位按钮，吸盘立即回原位。 2.设计要求： 1）画出端子分配图和顺序功能图 2）设计并调试PLC控制梯形图 3）设计说明书 工作计划与进度安排: 1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案1天 2）PLC梯形图设计与调试4天 3）说明书撰写1天 4）答辩1天 指导教师： 李岩姚旭东 2014年月日专业负责人：陈白宁 2014年月日 学院教学副院长： 2014年月日
目录 前言 (4) 1 课程设计的任务和要求 (5) 1.1 课程设计的任务 (5) 1.2 课程设计的基本要求 (6) 2 总体设计 (7) 2.1 PLC的选型 (7) 2.2 I/O端口图 (8) 3 PLC程序设计 (10) 3.1 设计思想 (10) 3.2 顺序功能图 (10) 3.3 PLC梯形图 (12) 4 程序调试说明 (21) 5 结束语 (22)
6 参考文献 (22) 前言 机械手的作用正越来越多的被人们所认识，其中一条，它能代替人们的辛勤劳动还能完成生产工艺的要求，机器它能自己独立并且完美的遵循一定的程序、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环境，加快自动化和实现工业生产机械化的步伐。因此，受到各单位的重视并加以研究，尤其在危险的，不能人工操作的环境里，应用的更为广泛。在我国，最近发展的较快，并取得了一定的成果。本课题开发大小球分拣系统，采用德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下，左右，抓取进行控制。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制其完成各种动作。
目录 1 课程设计目的 2 机械手工作过程及控制要求 2.1 机械手的工作过程 2.2机械手的控制要求 3 机械手的系统设计 3.1PLC的选择 3.2热继电器的选择 3.3熔断器的选择 3.4主电路的设计 3.5输入输出点的地址分配 3.6机械手程序设计（见附录） 4总结 5 参考文献
附录
1 课程设计目的 机械手采用PLC控制技术，大大提高了系统的自动化程度，提高了控制系统的可靠性。根据系统的控制要求综合运用了PLC技术，编程软件，机械手的电气控制系统进行课程设计，为机械手在实际应用中控制系统的设计提供借鉴。 根据工业机械手常规操作运行的特点画出时序图，根据画出的时序图以及各种综合情况选择PLC 型号，进行硬件系统的设计，根据PLC硬件系统及内部资源并画出工业机械手自动控制装置的 硬件系统图。 根据工业机械手的运行特点和要求利用所学的PLC的基本指 令进行程序设计。 根据设计的PLC硬件系统图进行接线，利用 STEP-Micro/WIN32编程软件将程序输入到PLC进行上机操作，直至调试正确。 通过编程及调试程序，了解掌握S7-200PLC的硬件构成及使用方法，摸索并积累编程的技巧经验，在调试中发现问题，分析问题，解决问题。 2 机械手工作过程及控制要求 2.1 机械手的工作过程 该机械手是一个水平、垂直位移的机械设备，其操作是将做工作台搬运到又工作台，由光耦合器VLC来检测左工作台有无工件。有工件才搬运，即使按下启动按钮，若检测到左工作台上无工件，系统也不能启动。图1是这种机械手的动作示意，其过程并不复杂，共6个动作，分3组，即上升、下降、左移、右移和放松加紧。
目录 摘要 (2) 第一章 PLC应用系统设计基础知识 (3) 1.1 PLC控制系统设计的原则和内容。 (3) 1.2 PLC的选型 (3) 1.2.1 性能与任务相适应 (4) 1.2.2 PLC的处理速度应满足时实控制的要求 (4) 1.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一 (4) 第二章PLC在大小球的分拣系统中的设计............ .. (5) 2.1 系统的功能 (5) 2.2 大小球分拣系统的结构 (5) 2.3 I/O编址及工作框图 (6) 2.4 大小球分拣的设计思想 (7) 2.5 机械手分拣球控制系统的接线图 (8) 第三章机械手分拣大小球系统的控制程序 (9) 3.1 机械手分拣大小球控制的程序流程图 (9) 3.2 机械手分拣大小球控制程序的梯形图 (10) 第四章总结 (17) 致谢................................... . (18) 参考文献 (19)
摘要 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、时间和位臵来完成工件的传送。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。用于分捡大小球的机械装臵。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装臵，控制机械手完成各种动作。 关键词：机械手、 PLC、大小球
课程设计 PLC机械手课程设计 系部: 机械工程系 专业: 机电一体化技术班级: 机电10-12（3）班
摘要 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。当今的PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果,其应用已从单机自动化推广到整条生产线的自动化乃至整个工厂的生产自动化。目前,机械手主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面,无论数量、品种和性能方面还不能满足工业生产发展的需要。在国内主要是逐步扩大应用范围,重点发展铸锻、热处理方面的机械手,PLC可以按照所需要求完成机械手的设计,使机械手的设计简单化,大大节省了时间,提高了工作效率，减轻了劳动强度,改善作业条件。 本课题拟开发物料搬运机械手，采用西门子系列S7-200PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。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。
目录 1、PLC简介 2、机械手概述 3、控制系统硬件设计 4、PLC程序设计 5、程序描述 6、结束语
基于PLC的机械手控制设计 1、PLC简介: 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）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 1.1可编程器的基本原理 PLC与普通微机在许多方面有相似之处,但其工作方式却与微机有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式,如在常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式下,有键按下或I/O动作则转入相应的子程序;无键按下或I/O不动作则继续扫描键盘和I/O口。PLC则采用循环扫描动作方式,在PLC中用户序按先后顺序存放, 2、机械手概述 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。