坐標式機械手的PLC梯形圖控制程序設計與調試

1、 現(xiàn)代控制技術及PLC控制課程設計姓 名 學 號 2 班 級 機 電101 院 別 機械工程學院 指導教師 2013年7月5日 目錄第一章 設計要求 011.1 控制要求 021.2 I/O編址并畫出工作框圖 031.3 I/O端子接線圖 03第二章 工藝過程04第三章 操作面板布置05第四章 程序規(guī)劃及編制06第五章 單操作工作的程序07第六章 自動操作程序11第七章 PLC外圍端子接線圖23第八章 元器件清單24第九章 總結25參考文獻 26第一章 設計要求圖1 坐標式機械手動作原理圖1.1 控制要求如圖1所示，將物體從位置A搬至位置B機械手整個搬運過程要求都能自動控制。在啟動過程中能切換

2、到手動控制及自動控制或半自動控制，以便對設備進行調整和檢修。圖2是機械手控制系統(tǒng)的邏輯流程圖。系統(tǒng)啟動之前，機械手處于原始位置，條件是機械手在高位、左位。原位夾緊下降上升右移停止左移上升松開下降低位工件延時高位低位延時高位左位右位啟動如圖2 機械手控制程序的過程圖（1） 動作順序：機械手從原點位置下移到A處下限位從A處夾緊物體后上升至上限為右移至右限位機械手下降至B處下限位將物體放置在B處后上升至上限位左移至左限位（原點）為一個循環(huán)。（2） 上限、A、B下限、左限、右限分辨有限位開關控制；機械手設立起動和停止開關。（3） 機械手夾緊或松開的工作狀態(tài)以及到達每一個工位時，均應有狀態(tài)顯示。（4）

3、機械手的夾緊和放松動作均應有1s延時，然后上升；機械手每到達一個位置均有0.5s的停頓延時，然后進行下一個動作。（5） 若機械手停止時不在原點位置，可通過手動開關分別控制機械手的上升和左移，使之回到原點。（6） 要求循環(huán)120次后自動停止工作并警鈴報警。1.2 I/O編址并畫出工作框圖輸入：起動按鈕：I0.0 停止按鈕：I0.6輸出： Q0.0 下降 Q0.1 上升 Q0.2 夾緊 Q0.3 右轉 Q0.4 左轉 Q0.5 原點指示1.3 I/O端子接線圖該機械手控制系統(tǒng)所采用的PLC是德國西門子公司生產的S7-200CPU224，圖3是S7-200CPU224輸入/輸出端子地址分配圖。該機械

4、手控制系統(tǒng)共使用了14個輸入點，6個輸出點圖3 機械手的輸入/輸出接線圖I/O口分配表輸入點輸出點名稱地址功能名稱地址QSI0.0啟動按鈕KM2I1.2連續(xù)BG1I0.1下限位開關KM3I1.3左右BG2I0.2上限位開關KM4I1.4上下BG3I0.3右限位開關KM5I1.5夾松BG4I0.4左限位開關YV4Q0.0下降 SFI0.5有無工件YV3Q0.1上升SF1I0.6停止YV5Q0.2夾緊SF2I0.7單操作YV2Q0.3右移KM1I1.0步進YV1Q0.4左移SF3I1.1單周期HLQ0.5原點指示第二章 工藝過程機械手的動作由電動機驅動，而抓卸則由相應的電磁閥控制。其中，上升/下降

5、和左移/右移由電磁閥控制。例如下降電磁閥通電時，機械手下降；當下降電磁閥斷電時，機械手下降停止。只有當上升電動機通電時，機械手下降；當下降電動機斷電時，機械手下降停止。只有當上升電磁閥通電時才上升；當上升電磁閥斷電時，機械手上升停止。同樣左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機械手的放松夾緊由一個單線圈二位電磁閥控制。當該線圈通電時，機械手夾緊，該線圈斷電時，機械手放松。當機械手右移到位并準備下降時，為了確保安全。必須在右工作臺上無工作時才允許機械手下降。也就是說，若上一次搬運到右工作臺的工件尚未搬走時，機械手應自動停止下降機械手的動作過程分解圖4所示，從原點開始，按下起動按鈕時，下降電

6、磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關，下降電磁閥通電，機械手下降停止；同時按通夾緊電磁閥，機械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通右移電磁閥，機械手右移。右移到位時。碰到右限位開關，右移電磁閥斷電，機械手右移停止。若此時工作臺上無工件，則光電開關接通，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關，下降電磁閥通電，機械手下降停止；同時夾緊電磁閥斷電；機械手放松，放松后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通左移電磁閥，機械手左移。左移到原點時，碰到左限位開關

7、，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機械手經(jīng)過8步動作完成一個周期。 圖4 動作過程分析圖機械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式又分為步進、單周期和連續(xù)操作方式。手動操作：用按鈕對機械手的每一步運動單獨進行操作控制，例如，當選擇上下運動時，按下啟動按鈕，機械手下降；按下停止按鈕，機械手上升。當選擇左右運動時，按下啟動按鈕，機械手右移；按下停止按鈕，機械手左移。當選擇夾緊放松運動時，按下啟動按鈕，機械手夾緊；按下停止按鈕，機械手方松。步進操作：每按一次啟動按鈕，機械手完成一次動作后自動停止。單周期操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手自動完成一個周期的動作后停止。連續(xù)

8、操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手的動作將自動的、連續(xù)不斷的周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，則機械手將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點自動停止。第三章 操作面板布置 根據(jù)控制要求，需安排一些操作開關，并設計控制箱面板布置圖如圖4 圖5 操作面板布置圖 圖5中，接通單操作方式。按加載選擇開關的位置，用啟動/停止按鈕選擇加載操作，當加載選擇開關打到左/右位置時，按下啟動按鈕，機械手右行；若按下停止按鈕，機械手左行。上述操作可用于使機械手回到原點。 接通步進方式。機械手在原點時，按下啟動按鈕，向前操作一步；每按啟動按鈕一次，操作一次。 接通單周期操作方式。機械手在原點時，按下啟動

9、按鈕，自動操作一個周期。接通連續(xù)操作方式。機械手在原點，按下啟動按鈕，連續(xù)執(zhí)行自動周期操作，當按下停止按鈕，機械手完成此周期后自動回到原點并不再動作。 第四章 程序規(guī)劃及編制 為了在程序中安排機械手控制系統(tǒng)單操作、步進操作、自動操作等功能程序，規(guī)劃程序整體結構如圖6所示 圖6 機械手控制系統(tǒng)整體流程圖若選擇單操作工作方式，I0.7斷開，接著執(zhí)行單操作程序。單操作程序可以獨立于自動操作程序，可另行設計。在單周期工作方式下，可執(zhí)行自動操作程序。在步進工作方式下，執(zhí)行步進操作程序，按一下按鈕執(zhí)行一個動作，并按規(guī)定順序進行。在需要自動操作方式時，中間繼電器M1.0接通。步進工作方式，單操作工作方式和自

10、動操作方式，都用同樣的輸出繼電器。第五章 單操作工作的程序 如圖7是實現(xiàn)單操作工作的梯形圖程序圖7 機械手單操作梯形圖控制語句：LD I0.7JMP 1LD I1.3A I0.2LPSA I0.0AN Q0.4= Q0.3LPPA I0.6AN Q0.3= Q0.4LD I1.5A I0.0S Q0.0, 2LD I1.5A I0.6R Q0.0, 2LD I0.4A I0.0AN Q0.1= Q0.0LD I0.4A I0.6AN Q0.0= Q0.1LBL 1LDN I0.1JMP 2LBL 2LDN I1.1AN I1.2JMP 3LD I1.2A I0.0S M1.0, 1LD I1.

11、1O I0.6R M1.0, 1LBL 3LD SM0.0END 為避免發(fā)生誤動作，插入了一些連鎖電路。例如，將加載開關扳到“左右”檔時，按下啟動按鈕，機械手右行；按下停止按鈕，機械手向左行。這兩個動作只有當機械手處于上限時才能執(zhí)行。 將加載開關扳到“夾/松”檔，按下啟動按鈕，執(zhí)行夾緊動作；按下停止按鈕，松開。 將加載開關扳到“上/下”檔，按下啟動按鈕，下降；按停止按鈕，上升。第六章 自動操作程序 如圖8是機械手自動操作功能圖，圖9是與之對應的梯形圖圖9 自動操作梯形圖控制語句：LDN I0.7JMP 1LBL 1LDN I0.1JMP 2LBL 2LDN I1.1AN I1.2JMP 3LD

12、 I1.2A I0.0S M1.0, 1LD I1.1O I0.6R M1.0, 1LD SM0.1MOVW 0, SW0LD I0.2A I0.4S S0.0, 1LSCR S0.0LD SM0.0= Q0.5LD I0.1SCRT S0.1SCRELSCR S0.1LD SM0.0= SM2.0LD I0.1SCRT S0.2SCRELSCR S0.2LD SM0.0S Q0.2, 1TON T37, 17LD T37SCRT S0.3SCRELSCR S0.3LD SM0.0= M2.2LD I0.2SCRT S0.4SCRELSCR S0.4LD SM0.0AN I0.3= Q0.3L

13、D I0.3A I0.5SCRT S0.5SCRELSCR S0.5LD SM0.0= M2.1LD I0.1SCRT S0.6SCRELSCR S0.6LD SM0.0R Q0.2, 1TON T38, 15LD T38SCRT S0.7SCRELSCR S0.7LD SM0.0= M2.3LD I0.2SCRT S0.1SCRELSCR S1.0LD SM0.0= Q0.4LD I0.4LPSA M1.0SCRT S1.0LPPAN M1.0SCRT S0.0SCRELD M2.0O M2.1= Q0.0/ Q0.1LD M2.2O M2.3= Q0.1LBL 3LD SM0.0END P

14、LC由STOP轉為RUN時，初始脈沖SM0.1對狀態(tài)進行初始復位。當機械手在原點時，將狀態(tài)繼電器S0.0置1，這是第一步。按下啟動按鈕后，置位狀態(tài)繼電器S0.1，同時將原動作繼電器S0.0清零，輸出繼電器Q0.0得電，Q0.5復位，原點指示燈熄滅，執(zhí)行下降動作。當下降到底碰到下限位開關時，I0.1接通，將狀態(tài)繼電器S0.2置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.1清零，輸出繼電器S0.0復位，Q0.2置1，于是機械手停止下降，執(zhí)行夾緊動作；定時器T37開始計時，延時1.7秒后，接通T37動合觸電將狀態(tài)繼電器S0.3置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.2清零，而輸出繼電器Q0.1得電，執(zhí)行上升動作。由于Q0.2已經(jīng)

15、被置1，夾緊動作繼續(xù)執(zhí)行。當上升到上限位時，I0.2接通，將狀態(tài)繼電器S0.4置1，同時將繼電器S0.3清零，Q0.1失電，機械手右行停止，若此時I0.5接通，則將狀態(tài)繼電器S0.5置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.4清零，而Q0.0再次得電，執(zhí)行下降動作。當下降到底碰到下限位開關時，I0.1接通，將狀態(tài)繼電器S0.6置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.5清零，輸出繼電器Q0.0復位，Q0.2置1，于是機械手停止下降，執(zhí)行松開動作；定時器T38開始計時，延時1.5s后，接通T38動合觸電狀態(tài)繼電器S0.7置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.6清零，而輸出繼電器Q0.1再次得電，執(zhí)行上升動作。行至上限位置，I0.2接

16、通，將狀態(tài)繼電器S1.0置1，同時將狀態(tài)繼電器S0.7清零，Q0.1失電，停止上升而Q0.4得電，執(zhí)行左行動作。到達左限位，I0.4接通，將狀態(tài)繼電器S0.1清零。如果此工作狀態(tài)為連續(xù)工作狀態(tài),M1.0置1，即將狀態(tài)繼電器S0.1置1，重復執(zhí)行自動程序。若為單周期操作方式，將狀態(tài)繼電器S0.0置1，則機械手停止原點。在運行中，如果停止按鈕，機械手的動作執(zhí)行完當前一個周期后，回到原點自動停止。在運行中，PLC掉電，機械手動作停止。重新啟動時，先用手動操作將機械手移回原點，再按啟動按鈕，便可重新開始自動操作。第七章 PLC外圍端子接線圖第八章 元器件清單名稱數(shù)量型號CPU1西門子CPU224按鈕2

17、GQ12B-10限位開關4ML461-22Y檢測開關1DCJ-05步進電機470/75系列電磁閥5ZCA-P指示燈6AD37-C第九章 總結通過這次課程設計讓我深刻的了解到我們現(xiàn)在所掌握的知識真的是少的可憐，我們在學校學到的東西遠遠不能滿足實際的需要，這就要我們在平時要不斷的學習相關知識。相對而言機械手的設計難度還不算大，但這就花費了我們大量的時間去做，雖然在查閱質料的過程中我們學到了一點東西，但也更讓我們了解到世界之大，知識之多的道理。能完成這次課程設計讓我很欣慰，這其中也要感謝給我很多意見和幫助的同學和老師，尤其是李杰老師的指導和負責的態(tài)度讓我們感覺很敬佩，尤其是他對課程的嚴謹。這次的課程設計也讓我熟悉了西門子S7-200系列PLC的基本組成和外部接線；熟悉了STEP7編程軟件及其運行的環(huán)境，掌握其使用的方法；熟悉編程器的功能，熟悉西門子系列PLC的基本指令，通過這次的