课程设计
电气控制系统与PLC课程设计：简易物料搬运机械手的PLC控制系统设计
1.设计的目的
1通过课程设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识及基本技能进行分析和解决实际问题的能力。
2使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。
3使学生掌握简易机械手的电器工作原理。
2设计内容
1．目录
2．原理介绍和分析部分
3．根据要求选择系统方案
4．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配
5．程序框图和程序设计
6．心得体会
。
3设计任务和要求
1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。
2、根据控制要求，编制简易物料搬运机械手PLC控制程序。
3、编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。
②基于PLC的简易物料搬运机械手电气控制电路图。
③PLC控制程序（梯形图）。
④PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。
⑤电气设备明细表。
⑥参考资料、参考书及参考手册。
⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
要求
(1) 在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。
(2) 在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。
(3) 要求电气原理图设计可行，基本能够实现课题要求的功能。程序流程框图绘制规范。
(4) 完成一份课程设计报告, 要求将设计内容及设计工作需要注意的
事项写成一份设计报告，要求文字通畅、字迹工整，3000---5000 字。
(5) 应在规定的时间内完成所有的设计任务。
4器材
机械手自动机械装置
5参考资料
1常晓玲主编北京《电气控制系统与可编程控制器》机械工业出版社 2004.1
2．钟肇新、彭侃编译可编程控制器原理及应用第二版广州：华南理大学出版社，2003.5
3.李乃夫主编. 可编程控制器原理、应用、实验. 北京：中国轻工业出版社，2003
4.张建民.《机电一体化系统设计》.北京：高等教育出版社，2001年
5.求是科技编著PLC应用开发技术与工程实践北京人民邮电出版社，2005.1
一、机械手的控制及说明
一、课题内容
机械手能把工件从A点移到B点，机械手的结构示意图如图1所示。该机构的上升、下降和左移、右移是由双线圈两位电磁闹推动气缸来实现的。当某一线圈得电，机构便单方向移动，直至线圈断电才停在当前位置。夹紧和放松是由单线圈两位电磁阂驱动气缸来实现的，线圈通电则夹紧，失电则为放松。设备上装有上、下限位和左、有限位开关。
机械手工作循环过程示意图如图2所示。从图中可见，机械手工作循环过程主要有8个动作，即为：
图1 机械手结构示意图
二机械手的控制系统要求分析
机械手动作示意图如图1所示。其全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀和继电器控制。其中，上升／下降和左移／右移分别由双线圈两位继电器控制。下降继电器线圈通电时，机械手下降；下降继电器线圈断电时，机械手下降停止。只有上升继电器线圈通电时，机械手才上升；上升继电器线圈断电时，机械手上升停止。同样，左移／右移分别由左移继电器和右移继电器控制。机械手的放松／夹紧由一个单线圈(称为夹紧电磁阀)控制。该线圈通电，机械手夹紧；该线圈断电，机械手放松。
机械手的动作过程如图2所示。从原点开始按下启动按钮时，下降继电器线圈通电，机械手开始下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降继电器线圈断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧，夹紧后，上升继电器线圈开始通电，机械手上升；上升到顶时，碰到上限位开关，上升继电器线圈断电，上升停止；同时接通右移继电器，机械手右移，右移到位时，碰到右移极限位开关，右移继电器线圈断电，右移停止。此时，右工作台上无工作，则光电开关接通，下降继电器线圈接通，机械手下降。下降到底时碰到下限位开关下降继电器线圈断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松，放松后，上升继电器线圈通电，机械手上升，上升到极限时碰到极限位开关，上升继电器断电，上升停止；同时接通左移继电器，机械手左
移；左移到原点时，碰到左极限开关，左移继电器线圈断电，左移停止。至此，机械手经过八步动作完成一个循环。
三PLC的共有选型及I/O口接线图
根据控制要求共有20个输入和5个输出，共有25个点数，按照设计要求和需要我们选用了三菱FX系列中的FX2-48 MR作为设计主体，其输入与输出接线图及控制面板如图所示：
放松
24V
PLC机械手主电路图
四 初始化程序设计
在主电路中KM1、KM2、KM3、KM4为继电器，YA4是电磁阀。 当PLC 中输出Y0时，KV1 导通同时接触器KM1导通继电器动作，机械手上
升；当KM2通电时继电器动作，机械手下降；当KM3导通时继电器动作，机械手右移；当KM4导通时继电器动作，机械手左移；当KM5通电时电磁阀动作，使机械手夹紧或放松，而图中的FV 为短路保护，FR 为过载保
KV4 外围电路（2）
---- PLC
S T
1S T 2S T 3S T 4S B 1S B 2S B 3S B 4S B 5
S A1-1S A1-2S A1-3S A1-4S A1-5
S B 6S B 7S B 8S B 9S B 10S B 11
X0X1X3X2X4X5X6X7
X24X10X11X12
X14X13
X15X17X21X22X20
X16Y0
Y1
Y2Y3
Y4
C OM
C OM
C OM
K V 1K V 2K V 3K V 4
K V 5
P L C
