生產(chǎn)實(shí)習(xí)plc機(jī)械手

1、天津天獅學(xué)院信息與自動(dòng)化學(xué)院生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告專 業(yè) 學(xué)生姓名 實(shí)習(xí)時(shí)間 帶隊(duì)教師 目 錄一、  設(shè)計(jì)目的和要求1（一） 目的1（二） 要求1二、實(shí)習(xí)單位及崗位介紹2三、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程3（一）PLC簡(jiǎn)介3（二）實(shí)習(xí)內(nèi)容41、主要任務(wù)和技術(shù)要求4（1）主要任務(wù)：4（2）技術(shù)要求：42、硬件設(shè)計(jì)4（1）方案設(shè)計(jì)思路分析4（2） 單元電路設(shè)計(jì)5（3）輸入輸出口信息53、軟件設(shè)計(jì)7（1）程序流程圖7（2）內(nèi)存變量分配表7（3）程序設(shè)計(jì)8（4）系統(tǒng)調(diào)試11四、課程設(shè)計(jì)總結(jié)12一、  設(shè)計(jì)目的和要求 （一） 目的 機(jī)械手是

2、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。近年來隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視?？傊?，機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段。國(guó)內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展?？删幊绦蚩刂破?PLC)是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)控制裝置。隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬

3、量控制等方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已經(jīng)成為工廠自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一 。由于自動(dòng)化可以節(jié)省大量的人力、物力等，而PLC 也具有其他控制方式所不具有的特殊優(yōu)越性，如通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用PLC。機(jī)械手在美國(guó)、加拿大等國(guó)家應(yīng)用較多，如用果實(shí)采摘機(jī)械手來摘果實(shí)、裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機(jī)器人等。我國(guó)自動(dòng)化水平本身比較低，因此用PLC來控制的機(jī)械手還比較少。本次課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手就是通過PLC來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的。通過此次設(shè)計(jì)可以更進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC的相關(guān)知識(shí)，了解世界先進(jìn)水平，盡可能多的應(yīng)用于實(shí)踐。（二） 要求 一個(gè)將工件由A處傳送到 B處的

4、機(jī)械手，上升/下降和左移/右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動(dòng)作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機(jī)械手下降，即使線圈再斷電，仍保持現(xiàn)有的下降動(dòng)作狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外，夾緊/放松由單線圈二位電磁閥推動(dòng)氣缸完成，線圈通電執(zhí)行夾緊動(dòng)作，線圈斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。設(shè)備裝有上、下限位和左、右限位開關(guān)，它的工作過程如圖所示，有八個(gè)動(dòng)作，即為：?jiǎn)?dòng)、停止用按鈕實(shí)現(xiàn)，限位開關(guān)用鈕子開關(guān)來模擬，電磁閥和原位指示燈用發(fā)光二極管來模擬。二、實(shí)習(xí)單位及崗位介紹中國(guó)（天津）職業(yè)技能公共實(shí)訓(xùn)中心（以下簡(jiǎn)稱“中天實(shí)訓(xùn)中心”）是天津市人民政府批準(zhǔn)設(shè)立、隸屬于天

5、津市人力資源和社會(huì)保障局的高技能人才培養(yǎng)公共服務(wù)機(jī)構(gòu)，位于天津中心城區(qū)和濱海新區(qū)連接的海河教育園區(qū)內(nèi)。中天實(shí)訓(xùn)中心按照“需求導(dǎo)向、高端定位、訓(xùn)為企用、校企共享、公共服務(wù)、促進(jìn)就業(yè)”的思路，突出職業(yè)技能培訓(xùn)和職業(yè)技能鑒定等核心功能，面向院校學(xué)生和企業(yè)職工以及社會(huì)各界，開展高技能人才培訓(xùn)和評(píng)價(jià)服務(wù)，以批量性、規(guī)模化高技能人才培養(yǎng)為目標(biāo)，與職業(yè)院校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，實(shí)行錯(cuò)位發(fā)展、功能互補(bǔ)、資源共享。中天實(shí)訓(xùn)中心占地120畝，設(shè)備投資2.8億元，建有現(xiàn)代制造、現(xiàn)代控制、現(xiàn)代物流、現(xiàn)代電子、信息五個(gè)技術(shù)實(shí)訓(xùn)中心，配備1750臺(tái)（套）設(shè)備，能同時(shí)容納1700人進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，年培訓(xùn)和職業(yè)資格鑒定12萬人。截至目前，中

6、心已為我市及全國(guó)培養(yǎng)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師300余名，培訓(xùn)鑒定近3萬人，其中高技能人才8千人。接待國(guó)內(nèi)外來賓視察觀摩600余批、2萬多人，取得了良好社會(huì)效應(yīng)，贏得了國(guó)內(nèi)外同行的廣泛贊譽(yù)。特別是國(guó)務(wù)院總理溫家寶、中央紀(jì)委書記 、國(guó)務(wù)委員 分別蒞臨中心視察，對(duì)中心目標(biāo)定位、發(fā)展成效均給予高度評(píng)價(jià)和充分肯定。三、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程（一）PLC簡(jiǎn)介可編程序控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC，是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC的功能也越來越強(qiáng)大，更多地具有計(jì)算機(jī)的功能，所以又簡(jiǎn)稱PC（PR

7、OGRAMMABLE CONTROLLER），但是為了不和PERSONAL COMPUTER混淆，仍習(xí)慣稱為PLC。目前PLC已經(jīng)在智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面取得了很好的發(fā)展，并且現(xiàn)今已出現(xiàn)SOFTPLC，更是PLC領(lǐng)域無限的發(fā)展前景。氣動(dòng)機(jī)械手具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾性強(qiáng)、適合各種生產(chǎn)環(huán)境等特點(diǎn)。目前,氣動(dòng)機(jī)械手在某些專用機(jī)床的自動(dòng)上下料裝置中已經(jīng)得到了初步應(yīng)用。PLC在工業(yè)控制方面有相當(dāng)成熟的應(yīng)用,功能強(qiáng)大,程序設(shè)計(jì)和外部接線比其他自控方式更簡(jiǎn)單。應(yīng)用三菱系列PLC設(shè)計(jì)開發(fā)一套實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)機(jī)械手上下左右運(yùn)動(dòng)的程序和外部接線電路及操作面板。氣動(dòng)系統(tǒng)具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)自動(dòng)化中得到愈來愈廣泛的

8、應(yīng)用,機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)和控制方式基本上都是采用高精度伺服電機(jī),成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度慢、工作效率較低,這些問題阻礙了自動(dòng)裝卸機(jī)械手在生產(chǎn)實(shí)際上的廣泛應(yīng)用。機(jī)械手采用plc控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)。無論進(jìn)行時(shí)間控制還是過程控制或混合控制，都可以通過設(shè)置plc的程序?qū)崿F(xiàn)。可以根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序改變程序，是機(jī)械手通用性更好 。采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好。阻力損失和泄露減少。不會(huì)污染環(huán)境，造價(jià)低。（二）實(shí)習(xí)內(nèi)容1、主要任務(wù)和技術(shù)要求（1）主要任務(wù)：當(dāng)工件被送到機(jī)械手下方后，機(jī)械手將向下運(yùn)動(dòng)，然后鎖緊夾爪，當(dāng)工件被夾住后，機(jī)械手上升，到達(dá)

9、上端后，手臂向右旋轉(zhuǎn)180°。當(dāng)?shù)竭_(dá)右側(cè)后夾爪向下并釋放工件，然后上升，最后機(jī)械手臂向左擺動(dòng)、復(fù)位，并發(fā)出信號(hào)，將控制權(quán)交給下一單元。（2）技術(shù)要求： 機(jī)械夾爪上下運(yùn)動(dòng) 機(jī)械夾爪鎖緊后將有信號(hào)產(chǎn)生 機(jī)械手臂左右擺動(dòng)（180°） 只有當(dāng)機(jī)械手臂下降到低端時(shí)才能作開合動(dòng)作 完成動(dòng)作后，發(fā)出信號(hào)給下一單元2、硬件設(shè)計(jì)（1）方案設(shè)計(jì)思路分析從工藝要求中可以看出控制方式為兩種，分別完成自動(dòng)方式（I0.3=0）和手動(dòng)方式（I0.3=1）的運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)/停止按鈕I0.0完成啟動(dòng)（I0.0=1）和停止（I0.0=0）功能，復(fù)位信號(hào)I0.1完成系統(tǒng)的復(fù)位，單步按鈕I0.2用于控制手動(dòng)方式的單步

10、控制。機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的位置狀態(tài)開關(guān)共有4個(gè)，機(jī)械手在左位置開關(guān)I0.6，在右位置開關(guān)I0.7，在上位置開關(guān)I1.0，在下位置開關(guān)I1.1。機(jī)械手鎖緊狀態(tài)信號(hào)I1.2。共有9個(gè)輸入信號(hào)。輸出信號(hào)有機(jī)械手右轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q0.0，左轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q0.1，下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q0.2，下降機(jī)械手夾緊驅(qū)動(dòng)信號(hào)Q0.3（夾緊Q0.3=1，放松Q0.3=0）。共有4個(gè)輸出信號(hào)。該系統(tǒng)需要輸入9點(diǎn)，輸出4點(diǎn)。可選擇S7-200系列的CPU224即可滿足要求，CPU224作為本控制系統(tǒng)的控制器。（2） 單元電路設(shè)計(jì)（3）輸入輸出口信息模塊號(hào)輸入端子號(hào)輸出端子號(hào)地址號(hào)信號(hào)名稱PLCs7-2001I0.0啟動(dòng)/停止，啟動(dòng)“1”有效

11、，停止“0”有效2I0.1復(fù)位，“1”有效3I0.2單步，“1”有效4I0.3自動(dòng)/手動(dòng)，自動(dòng)“0”有效，手動(dòng)“1”有效5I0.6左位，“1”有效6I0.7右位，“1”有效7I1.0高位，“1”有效8I1.1低位，“1”有效9I1.2鎖緊狀態(tài)，“1”有效1Q0.0右轉(zhuǎn)，“1”有效2Q0.1左轉(zhuǎn)，“1”有效3Q0.2下降，“1”有效4Q0.3夾緊，“1”有效3、軟件設(shè)計(jì)（1）程序流程圖程序啟動(dòng)選擇自動(dòng)或是手動(dòng)控制 復(fù)位 左移至左上位置下降至左下位置抓取工件上升至左上位置 上升至右上位置釋放工件下降至右下位置右移至右上位置（2）內(nèi)存變量分配表序號(hào)名稱地址注釋1啟動(dòng)/停止I0.0開關(guān)2復(fù)位I0.1按

12、鈕3單步I0.2按鈕4自動(dòng)/手動(dòng)I0.3開關(guān)5在左I0.6限位開關(guān)6在右I0.7限位開關(guān)7在上I1.0限位開關(guān)8在下I1.1限位開關(guān)9鎖緊狀態(tài)I1.2傳感器10右移Q0.0電磁閥11左移Q0.1電磁閥12下降Q0.2電磁閥13鎖緊Q0.3電磁閥14下放到位定時(shí)器T37時(shí)基為100msTON定時(shí)器15鎖緊定時(shí)器T38時(shí)基為100msTON定時(shí)器16釋放定時(shí)器T39時(shí)基為100msTON定時(shí)器17電源開關(guān)狀態(tài)M0.1Bool18自動(dòng)手動(dòng)開關(guān)狀態(tài)M0.2Bool19復(fù)位開關(guān)狀態(tài)M0.3Bool（3）程序設(shè)計(jì)（4）系統(tǒng)調(diào)試將機(jī)械手搬運(yùn)單元控制的PLC程序按設(shè)計(jì)思路編輯好，并且編譯無出錯(cuò)；將設(shè)計(jì)好的PL

13、C程序正確的下載到PLC中；啟動(dòng)電源，將自動(dòng)手動(dòng)開關(guān)撥到自動(dòng)位置，將程序運(yùn)行一遍，觀察機(jī)械手的運(yùn)行是否與設(shè)計(jì)思路有誤，再將自動(dòng)手動(dòng)開關(guān)撥到手動(dòng)位置，按下單步開關(guān)，將程序一步一步的運(yùn)行下去，觀察機(jī)械手的運(yùn)行是否出錯(cuò)； 如若沒有出現(xiàn)任何錯(cuò)誤，則代表著程序是正確的。四、課程設(shè)計(jì)總結(jié)隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，PLC已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。目前，PLC在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車和社會(huì)娛樂等各個(gè)行業(yè)。基本上已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的繼電器電路，進(jìn)行各種工業(yè)過程控制、運(yùn)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)處理。PLC既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及

14、自動(dòng)化流水線的控制。而且PLC的應(yīng)用領(lǐng)域仍在擴(kuò)展，PLC的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，擴(kuò)展到中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活關(guān)連的機(jī)器、與環(huán)境關(guān)連的機(jī)器，而且均有急速的上升趨勢(shì)。PLC從傳統(tǒng)的應(yīng)用于離散的制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)的流程工業(yè)擴(kuò)展。因此作為21世紀(jì)的大學(xué)生來說掌握監(jiān)控組態(tài)是十分重要的。在此次PLC課程設(shè)計(jì)中我們組做的是機(jī)械手搬運(yùn)單元控制，通過此次PLC課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，令我們感慨很多。短短的時(shí)間里，付出了不少時(shí)間和精力，努力地查找資料。同時(shí)，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多書本上所沒有學(xué)到的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我們懂得了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，才能提高自己的思維能力和實(shí)際運(yùn)用能力。在設(shè)計(jì)的過程中常遇到各種各樣的問題，可以說困難重重，第一次做此