目录
1．简介 (2)
1.1课题概况 (2)
1.2设计要求 (2)
1.3设计内容 (2)
2．系统总体方案设计 (3)
2.1总体方案选择说明 (3)
2.2控制方式选择 (3)
2.3操作界面设计（其它图见附录） (4)
3.PLC控制系统的硬件设计 (4)
3.1 PLC的选型 (4)
3.2 I/O点数的估算 (5)
3.3 I/O分配表 (5)
3.4电气原理图设计 (5)
3.5电气元件明细表 (5)
4. PLC控制系统程序设计 (6)
4.1 状态分配表 (6)
4.2 机械手控制程序顺序功能图(或流程图)设计 (6)
4.3 控制程序设计思路 (6)
5．系统调试及结果分析 (11)
5.1 系统梯形图 (11)
5.2 结果分析 (15)
5.3调试过程中问题及解决方法 (15)
6．系统的使用说明书 (15)
7．课程设计体会 (16)
8．参考文献 (16)
9．附录 (17)
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1．简介
1.1课题概况
一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成，当某个电磁阀线圈通电，就一致保持现有的机械动作，如果线圈断电则停止机械动作。例如下降的电磁阀通电，机械手下降，如线圈断电，则停止现有的下降动作，直到通电后继续下降；当此电磁阀相反方向的线圈通电时则进行上升的机械动作。另外夹紧/放松有单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行加紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，启动按钮SB1、停止按钮SB2,SA1为单次工作和循环工作的选择开关，SA2为手动工作和自动工作选择开关。启动按钮SB1按下后开始工作，有八个动作，如下所示：
原位→下降→夹紧→上升→右移
↑↓
左移←上升←放松←下降
1.2设计要求
(1)初始状态：机械手运行前，处于原位状态。
(2)由SA2开关选择自动或手动工作。自动工作有单次循环工作和重复循环工作两种流程；手动工作状态时，按下启动按钮，只能单步运行：按下启动按钮则运行一步，下一步运行需要再按一次启动按钮。
(3)启动操作：按下启动按钮SB1，机械手按如表所示的工作流程运行。
(4)停止工作：按下停止按钮SB2后，立即停止运行，按下启动按钮SB1又能继续运行。
1.3设计内容
该机械手分为自动工作与手动工作：
一、自动工作：
(1)单次循环：按下启动按钮→下降（YV1）→下降到位，夹紧（YV2）延时4s→上升（YV3）→上升到位，右移（YV4）→右移到位，下降（YV1）→下降到位，放松延时3s→上升（YV3）→上升到位，左移（YV5）→左移，到达原位→停止工作
(2)重复循环：按下启动按钮→下降（YV1）→下降到位，夹紧（YV2）延时4s→上升（YV3）→上升到位，右移（YV4）→右移到位，下降（YV1）→下降到位，放松延时3s→上升（YV3）→上升到位，左移（YV5）→左移，到达原位
按以上步骤循环三次。
二、手动工作：
单步运行：按下启动按钮→下降（YV1）到位停止→按下启动按钮→夹紧(YV2)延时2s→按下启动按钮→上升（YV3）到位停止→按下启动按钮（以此类推）……
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2．系统总体方案设计
2.1总体方案选择说明
1、机械手的升降和左右移行分别由不同的电磁阀来实现，电磁阀线圈失电时能保
持原来的状态；
2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV
3、YV1；右行、左行的电磁阀线圈为YV5、YV4；
3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV2来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；
4、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；
5、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1S实现；
6、机械手处于原点时指示灯HL亮
2.2控制方式选择
由于PLC控制系统较继电-接触器控制系统有许多优点，如硬件电路简单，修改程序容易，可靠性高等，所以本设计选择PLC控制系统。
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2.3操作界面设计（其它图见附录）
1、机械手的工作状态由开关SB1、SB2控制，其中开关SB1为启动开关、开关SB2为关闭开关；
2、指示灯HL 指示机械手是否处于原点，如在原点，则HL 亮；
3、机械手的下降、夹紧、上升、右行、左行由电磁阀YV1、YV2、YV3、YV
4、YV5来实现；
4、行程开关的下限位、上限位、左限位、右限位由SQ1、SQ2、SQ4、SQ3来实现；
5、控制开关回原点、单步跑、单周期、连续循环由开关I1.2、I1.3、I1.4、I1.5来实现。
3.PLC 控制系统的硬件设计
3.1 PLC 的选型
本次机械手模拟控制采用的是来自西门子公司的S7-200可编程控制器。西门子公司的SIMATIC S7-200系列属于小型PLC ，可用来代替继电器的简单控制场合，也可用于负载的自动化控制系统。由于他有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。它可靠性高，可以用梯形图，语句表和功能图块三种语言来编程。它是指令丰富，指令功能强大，易于掌握，操作方便，内置有高速计数器，高速输出，
PID
控制器、RS-485通信/编程接口、PPI通信协议，MPI通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O，最多有30多个KB程序和数据存储空间。
3.2 I/O点数的估算
使系统总投资最低。PLC的输入/输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量等输入/输出设备情况(包括模拟量、开关量等输入信号和需控制的输出设备数元件要占用一个输入/输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上加上20%～30%的备用量。
3.3I/O分配表
3.4电气原理图设计
（见附录）
3.5电气元件明细表
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