機(jī)械手實驗報告

1、中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)電綜合實驗中心實驗報告課程名稱：機(jī)電綜合試驗 實驗名稱：機(jī)械手動作模擬專業(yè)年級：機(jī)自12-10班 姓名：張立峰 學(xué)號：06122676 姓名：張世超 學(xué)號：03121200 姓名：孫培忠 學(xué)號：14125143 姓名：殷猛 學(xué)號：09123830 姓名：葛松 學(xué)號：05122177實驗日期 2015.10.31 _ _ 實驗成績_ _指導(dǎo)教師_ _機(jī)械手動作的模擬摘 要本文通過使用組態(tài)王軟件進(jìn)行組態(tài)模擬和運用SIMEINS S7-200PLC控制系統(tǒng)，采用下位機(jī)執(zhí)行，上位機(jī)監(jiān)視控制的方法，構(gòu)建完成機(jī)械手動作模擬控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：組態(tài)王6.53；plc；限位開關(guān)；ABSTR

2、ACTIn this paper, by using the Kingview software configuration simulation and application of SIMEINS S7-200PLC control system, using the next-bit machine execution, PC monitor control method, build complete robot motion simulation control system.Keywords：Kingview 6.53；PLC；Limit switch；第一章 緒論1.1實驗?zāi)康膶W(xué)

3、會使用組態(tài)軟件（推薦選用組態(tài)王軟件）和PLC（推薦選用SIMEINS S7-200）控制系統(tǒng)連接，采用下位機(jī)執(zhí)行，上位機(jī)監(jiān)視控制的方法，構(gòu)建完成機(jī)械手動作模擬控制系統(tǒng)。1.2實驗要求（1）閱讀本實驗參考資料及有關(guān)圖樣，了解一般控制裝置的設(shè)計原則、方法和步驟。（2）調(diào)研當(dāng)今電氣控制領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新動向，用于指導(dǎo)設(shè)計過程，使設(shè)計成果具有先進(jìn)和創(chuàng)造性。（3）認(rèn)真閱讀實驗要求，分析并進(jìn)行流程分析，畫出流程圖。（4）應(yīng)用PLC設(shè)計控制裝置的控制程序。（5）設(shè)計電氣控制裝置的照明、指示及報警等輔助電路。（6）繪制正式圖樣，要求用計算機(jī)繪圖軟件繪制電氣控制電路圖，用STEP 7-Micro/Win3

4、2編程軟件編寫梯形圖。1.3 實驗內(nèi)容（1）機(jī)械手處于原位時，上、下限位開關(guān)均接通，原位指示燈亮；（2）按下啟動按鈕，上限位開關(guān)斷開，原位指示燈滅，下行指示燈亮；（3）下降到位下限位開關(guān)接通，下行指示燈滅，夾緊指示燈亮，延時后上行指示燈亮同時下限位開關(guān)斷開；（4）上升到位上限位開關(guān)接通，上行指示燈滅，右行指示燈亮同時上限位開關(guān)斷開；（5）右行到位右限位開關(guān)接通，右行指示燈滅，下行指示燈亮；（6）下行到位下限位開關(guān)接通，下行指示燈滅，夾緊指示燈滅，延時后上升指示燈亮；（7）上升到位上限位開關(guān)接通，上行指示燈滅，左行指示燈亮；（8）左行到位左限位開關(guān)接通，左行指示燈滅，原位指示燈亮，再次按下啟動按

5、鈕，將重復(fù)以上操作。1.4課程設(shè)計器材：（1）TKPLC-1型實驗裝置一臺（2）安裝了STEP7-Micro/WIN32編程軟件和組態(tài)軟件的計算機(jī)一臺。（3）PC/PPI編程電纜一根。（4）連接導(dǎo)線若干。1.5 PLC的介紹可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。1.5.1基本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，如圖所示：1.5.2 PLC的

6、特點（1）系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。 （2）使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。 （3）能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型（4）豐富的I/O接口模塊，采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡單易學(xué)，安裝簡單，維修方便1.6組態(tài)王軟件的介紹1.6.1概述:組態(tài)王軟件加密鎖分為開發(fā)版、運行版、NetView、Internet版

7、和演示版。我們使用的是演示版，它支持64點，內(nèi)置編程語言，開發(fā)系統(tǒng)在線運行2小時，支持運行環(huán)境在線運行8小時，可選用通訊驅(qū)動程序。1.6.2特點它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖

8、形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。1.6.3所繪界面如下說明：正常狀態(tài)電磁閥及限位開關(guān)關(guān)閉，顯示紅色，當(dāng)某一限位開關(guān)接通或者執(zhí)行某一動作相應(yīng)的指示燈由紅色變?yōu)榫G色。第二章 機(jī)械手動作模擬控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計2.1機(jī)械手動作的模擬實驗面板圖：機(jī)械手動作的模擬控制面板說明：上圖下框中的YV1、YV2、YV3、YV4、YV5、HL分別接主機(jī)的輸出點Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5；SB1、SB2分別接主機(jī)的輸入點I0.0、I0.5；S

9、Q1、SQ2、SQ3、SQ4分別接主機(jī)的輸入點I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。上圖中的啟動、停止用動斷按鈕來實現(xiàn)，限位開關(guān)用鈕子開關(guān)來模擬，電磁閥的原位指示燈用發(fā)光二極管來模擬。2.2列出PLC的I/O分配表： 啟動按鈕SB1下限位開關(guān)SQ1上限位開關(guān)SQ2右限位開關(guān)SQ3左限位開關(guān)SQ4停止SB2I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5下降電磁閥YV1夾緊電磁閥YV2上升電磁閥YV3右行電磁閥YV4左行電磁閥YV5原位指示燈HLQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5第三機(jī)械手動作模擬控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計3.1 機(jī)械手工作工程 原位 下降 夾緊 上升 右移 左移 上

10、升 放松 下降 3.2流程圖根據(jù)設(shè)計要求控制流程圖如下原位 啟動 下降到底端夾取工件 延時上升 右移到頂端 到右端下降 到底端 松開工件延時上升 左移到頂端 到原位 3.2梯形圖設(shè)計：梯形圖編程語言是一種圖形化編程語言，它沿用了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制中的觸點、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號，與傳統(tǒng)的繼電器控制原理電路圖非常相似，但又加入了許多功能強(qiáng)而又使用靈活的指令，它比較直觀、形象，對于那些熟悉繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的人來說，易被接受。繼電器梯形圖多半適用于比較簡單的控制功能的編程，絕大多數(shù)PLC用戶都首選使用梯形圖編程。指令是用英文名稱的縮寫字母來表達(dá)PLC的各種功能的助記符號，類似于計算機(jī)匯

11、編語言。由指令構(gòu)成的能夠完成控制任務(wù)的指令組合就是指令表，每一條指令一般由指令助記符和作用器件編號組成，比較抽象，通常都先用其它方式表達(dá)，然后改寫成相應(yīng)的語句表，編程設(shè)備簡單價廉。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖語言(SFC)類似于計算機(jī)常用的程序框圖，但有它自己的規(guī)則，描述控制過程比較詳細(xì)具體，包括每一框前的輸入信號，框內(nèi)的判斷和工作內(nèi)容，框后的輸出狀態(tài)。這種方式容易構(gòu)思，是一種常用的程序表達(dá)方式。高級語言類似于BACIC語言、C語言等，它們在某些廠家的PLC中應(yīng)用。通常微、小型PLC主要采用繼電器梯形圖編程，其編程的一般規(guī)則有：1)梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個邏輯行起始于左母線然后是觸點的各種連

12、接，最后是線圈或線圈與右母線相連，整個圖形呈階梯形。梯形圖所使用的元件編號地址必須在所使用PLC的有效范圍內(nèi)。2)梯形圖是PLC形象化的編程方式，其左右兩側(cè)母線并不接任何電源，因而圖中各支路也沒有真實的電流流過。但為了讀圖方便，常用“有電流”、“得電”等來形象地描述用戶程序解算中滿足輸出線圈的動作條件，它僅僅是概念上虛擬的“電流”，而且認(rèn)為它只能由左向右單方向流：層次的改變也只能自上而下。3)梯形圖中的繼電器實質(zhì)上是變量存儲器中的位觸發(fā)器，相應(yīng)某位觸發(fā)器為“l(fā)態(tài)”，表示該繼電器線圈通電，其動合觸點閉合，動斷觸點打開，反之為“o態(tài)”。梯形圖中繼電器的線圈又是廣義的，除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器線圈

13、外，還包括定時器、計數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)器等的線圈以及各種比較、運算的結(jié)果。4)梯形圖中信息流程從左到右，繼電器線圈應(yīng)與右母線直接相連，線圈的右邊不能有觸點，而左邊必須有觸點。5)繼電器線圈在一個程序中不能重復(fù)使用：而繼電器的觸點，編程中可以重復(fù)使用，且使用次數(shù)不受限制。6)PLC在解算用戶邏輯時，是按照梯形圖由上而下、從左到右的先后順序逐步進(jìn)行的，即按掃描方式順序執(zhí)行程序，不存在幾條并列支路同時動作，這在設(shè)計梯形圖時，可以減少許多有約束關(guān)系的聯(lián)鎖電路，從而使電路設(shè)計大大簡化。所以，由梯形圖編寫指令程序時，應(yīng)遵循自上而下、從左到右的順序，梯形圖中的每個符號對應(yīng)于一條指令，一條指令為一個步序。

14、當(dāng)PLC運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU是不能同時去執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。掃描從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲地址號遞增順序逐條掃描用戶程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始。在本實驗中，梯形圖如下第四章 實驗心得體會經(jīng)過這次實驗設(shè)計，對西門子PLC有了進(jìn)一步了解。在理論與實際的結(jié)合中，對書本的知識有了更加深入的認(rèn)識和理解。這次的機(jī)電綜合實驗實踐，讓我更熟練的掌握了PLC軟件的匯編語言和編程方法，對于PLC的工作原理和應(yīng)用也有了更深刻的理解。在理論的運用中，剛開始學(xué)習(xí)使用PLC軟件時，由于我對一些細(xì)節(jié)的不加重視，當(dāng)我把自己想出來的一些認(rèn)為是對的程序運用到梯形圖