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1、学号091401149电气控制与可编程控制技术课 程 设 计（ 2009级本科） 题 目： 基于S7-200PLC的坐标式 机械手控制系统设计 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 曹 国 虎 指导教师： 张 静 职称： 副教授 完成日期： 2012 年 12 月 14 日课程设计任务书 2012 年 秋 季学期 学 生 姓 名曹国虎学 号091401149专 业 方 向电力系统班 级09级（1）班题 目 名 称 基于S7-200PLC的坐标式机械抓手控制系统设计一、设计要求：设计一个基于S7-200PLC的坐标式机械抓手控制系统，实现下图的控制功能：二、
2、设计任务及编写要求：学生根据控制要求 ，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行坐标式机械抓手控制系统设计、硬件系统设计、软件系统设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。1.设计出硬件系统的接线图，软件系统流程图等；2.进行PLC控制程序设计，做出程序梯形图；3.进行系统调试，实现坐标式机械抓手的控制要求。三、设计进度及安排： 第一周： 星期一、二 讲解设计课题内容、布置任务及要求 星期三、四 PLC输入输出接线图，初步设计 星期五 梯形图，控制面板图初步设计第二周： 星期一、二 PLC I/O接线图，梯形图，控制面板的修改 星期三、四 绘
3、图，系统调试，写说明书及操作使用说明 星期五 完善上述设计内容，装订设计说明书，答辩 指导教师签字： 年 月 日目录一、设计目的1二、设计任务及要求12.1 控制要求12.2 设计任务2三、系统的硬件设计23.1 PLC的选型23.2 I/O分配表33.3 硬件接线图33.4 PLC外围端子接线图4四、系统的软件设计44.1 程序设计的流程图44.2 程序设计顺序功能图54.3 程序设计梯形图7五、系统调试11六、设计总结16七、参考文献17 一、设计目的 通过对S7-200PLC的坐标式机械抓手控制系统的工作原理分析、系统设计、编程及上机调试工作的实践，了解了电器控制系统的一般设计思路，熟悉
4、和掌握了外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC对PLC工作状况进行监控的方法。二、设计任务及要求2.1 控制要求 如图1坐标式机械抓手控制示意图所示，其控制要求主要有： 图1机械手控制示意图 图2工作过程图 1. 只要D点有工件，机械手臂先下降，将工件抓取后上升； 2.将工件抓取搬运到E点上方，机械手再次下降后放开工件； 3.机械手臂上升，最后机械手臂回到原点； 4.C缸在抓取或放开工件后，都需要10s的延时； 5.当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带电机转动以运走工件。2.2 设计任务根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，
5、进行基于S7-200PLC的坐标式机械抓手原理设计、硬件系统设计、软件系统设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括： 1.设计出硬件系统的接线图、软件系统流程图等； 2.进行PLC控制程序设计，做出程序梯形图；3.进行系统调试，实现坐标式机械抓手的控制要求。三、系统的硬件设计3.1 PLC的选型S7-200PLC它有四种不同的型号，由于设计要求有6个输入点和7个输出点，因而选择S7-CPU224最为合适。CPU224主机数字量I/O点为14输入/10输出共24个；扩展能力强，可连续7个扩展模块，最大扩展至168个数字量I/O点或35路模拟量I/O点；
6、13KB程序和数据存取空间；6个独立的30KHz高数计数器，2路独立的20KHz高数缓冲输出，具有PID控制器；I/O端子排可能很容易地整体拆卸，是具有将强控制能力的控制器。3.2 I/O分配表表1 I/O分配表：输入点输出点名称地址功能名称地址功能LS0I0.0启动按钮HLQ0.6原始位指示灯LS1I0.1左限位开关YV1Q0.0A臂左移LS2I0.2右限位开关YV2Q0.1A臂右移LS3I0.3下限位开关YV3Q0.2B臂上移LS4I0.4上限位开关YV4Q0.3B臂下移LS5I0.5E点有无工件YV5Q0.4抓手CYV6Q0.5电动机MC3.3 硬件接线图 图3 坐标式机械抓手控制系统的
7、PLC硬件接线图3.4 PLC外围端子接线图图4 PLC外围端子接线图四、系统的软件设计4.1 程序设计的流程图 程序设计流程图如图5示： 图5 程序流程图4.2 程序设计顺序功能图 顺序功能图如图6所示图6 顺序功能图4.3 程序设计梯形图五、系统调试 图7 初始状态的监控状态图8机械手下降的监控状态图9抓手加紧的监控状态图10 机械手加紧物体后上升的监控状态图11 机械手左移的监控状态图12 机械手夹着物体下降的监控状态图13 机械手松开物体的监控状态图14 机械手松开物体后上升的监控状态图15 机械手右移、电动机运转的监控状态6、 设计总结 在经过两周的PLC课程设计的学习，我们都曾以为
8、自己熟练地掌握了PLC课程设计的诀窍，但当自己真正的参与其中，真正的自己动手动脑之后，才发觉实际解决一项问题有多么困难。但在这个过程中，我们所收获的也是更加巨大的。在本次设计中，我学会了运用Microsoft Visio画图软件绘制电气接线图。对电气的操作规范有了深刻的认识。在程序设计中首先要总体设计程序思路，然后分块设计。在程序设计中，通过亲自写程序，我更加理解了PLC基本指令的使用方法，也对基本指令的具体运用有了深刻的概念。通过这次课程设计，我对PLC的认识进一步加强，同时加强了自己的动手实际操作能力。当然本次课程设计是以小组形式开展，在这次设计中也更加认识到了小组团队合作的重要性，在合作中遇。七、参考文献1 张晓锋，张静.电气控制与可编程控制技术及应用.北京：国防工业出版社，2010.2 宋伯生.PLC编程控制指南.北京：机械工业出版社，2007.3 史国生.电气控制与可编程控制技术.北京：化学工业出版社，2004.4 张万忠.可编程控制器入门与应用实例（西门子S7-200系列).北京：清华大学出版社，2007.5 王鑫.PLC机电控制系统应用设计技术.北京：电子工业出版社，2010. 17
