湖工09自动化机械手控制系统PLC课程设计报告书

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1、.word格式,湖 南 工 程 学 院课 程 设 计课程名称 电气控制与PLC 课题名称 搬运机械手电气控制系统设计 专业班级 自动化0904班 姓 名 欧阳俊文 学 号 200901020427 指导教师 赖指南、刘星平、唐勇奇、谭梅 2012年6月15日, 专业.专注 .湖 南 工 程 学 院课程设计任务书课程名称 电气控制与PLC 课题名称 搬运机械手电气控制系统设计 专业班级 自动化0904班 姓 名 欧阳俊文 学 号 200901020427 指导教师 赖指南、刘星平、唐勇奇、谭梅 审 批 黄峰、汪超、刘星平 任务书下达日期2012年6月4日课程设计完成日期2012年6月15日设计内

2、容与要求一. 课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2.绘制搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件

3、明细表。 4.上机调试程序。5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB472884电气图用图形符号、GB698887电气制图和GB715987电气技术中的文字符号制定通则的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。主要设计条件1.PLC实验设备若干。2.参考文献若干。设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。2.课程设计任务书。3.说明书目录。4.正文（按设计内容逐项书写）。5.

4、参考文献。6.附录。7.课程设计评分表。设计进度安排第1周：1.星期一上午：课题内容介绍。2.星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。3.星期二星期五：确定控制方案。绘制搬运机械手电气控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。设计控制系统的工艺图纸。选择电器元件，列出电器元件明细表。第2周：4.星期一：上机调试程序。5.星期二星期五：编写设计说明书,答辩。.word格式,前 言PLC是应用最广的以计算机技术为核心的自动控制装置。本设计以西门子公司的S7-200PLC为基础，设计出一个简易的搬运机械手控制系统。设计的第1章主要是对PLC和机

5、械手作了一个简要的介绍和对机械手控制系统进行了一个概要设计。第2章的内容就是对两种最常用的自动控制器件（单片机和PLC）作了简单的对比，进而讲叙了PLC的主要特点及应用领域。第3章主要本系统的硬件电路的设计，包括：PLC外部电路设计，传送带，的主电路设计，以及传送带的控制电路设计。第4章是机械手控制系统的软件设计，主要是根据硬件电路和搬运机械手的工作原理先设计出顺序功能图，进而设计出系统的梯形图。第5章讲的是程序调试过程，主要是程序调试过程中所遇到的问题，以及解决方案。在本设计编写过程中，得到了懒指南老师的悉心指导，以及各位同学的一些帮忙，谨在此表示衷心的感谢。因为设计者本人水平有限，设计过程

6、中难免会有些错漏之处，恳请读者批评指正。, 专业.专注 . 自动化0904 欧阳俊文2012 年6月15日目 录第1章 概述 11.1 PLC简介11.2 机械手概述11.3 机械手控制系统设计步骤 2 第2章 控制方案论证22.1 PLC的特点及应用领域22.2 PLC的选取 3第3章 控制系统硬件电路设计63.1 搬运机械手的设计原理63.2 PLC控制面板及接口电路图73.3 传送带A,B主电路图及传送带B的控制电路图10第4章 控制系统软件设计114.1 控制系统的软件设计原理114.2 控制系统的工作循环图和顺序功能图134.3 控制系统的梯形图程序14第5章 控制系统调试15 5.

7、1 控制系统的调试过程15结束语16致谢16参考文献17附录18第1章 概 述1.1 PLC简介 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PL

8、C相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。1.2 机械手概述 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。1.3 机械手控制系统

9、设计步骤根据工艺要求确定被控系统必须完成的动作,确定这些动作之间的关系及完成这些动作的顺序。(2)分配输入、输出设备,即确定哪些外围设备是送信号给PLC的,哪些外围设备是接收来自PLC的信号的,同时还要将PLC的输入、输出点与之一一对应,对I/O进行分配。在此基础上确定PLC的选型。(3)根据控制系统的控制要求和所选PLC的I/O点的情况及高功能模块的情况,设计PLC用户程序,此时可采用梯形田、助记符或流程图语言形式的用户程序。PLC的用户程序体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互关系,编程时可用编程器或计算机直接编程、修改,同时也可对PLC的工作状态、特殊功能进行设定。(4)对所设计的

10、PLC程序进行调试和修改,直至PLC完全实现系统所要求的控制功能。(5)保存已完成的程序。第2章 控制方案论证2.1 PLC的特点及应用领域 目前市场上最常见的控制器件主要就是PLC和单片机。单片机是一种微型计算机，顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。由此可见单片机主要是应用在一些集成度高的，精细的电子设备当中，而对于一些大型的工业设备的控制，大部分的

11、还是用PLC进行控制。PLC的特点：1. 抗干扰能力强、可靠性高。2. 控制系统结构简单，通用性强。3. 编程方便，易于使用。4. 功能强大，成本低。5. 设计、施工、调试的周期短。6. 维护方便。PLC的应用： 初期的PLC主要在以开关量居多的电气顺序控制系统中使用，但在20世纪90年代后，PLC也被广泛地在流程工业自动化系统中使用，一直到现在的现场总线控制系统，PLC更是其中的主角，起应用面越来越广.目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车、粮食加工、化学/制药、金属/矿山、纸浆/造纸等行业。PLC的主要应用范围通常可分成以下几种： 1 中小型电气控制系统。2 制造

12、业自动化。3 运动控制。 4 流程工业自动化。2.3 PLC的选取由于市场的需求和西门子PLC的广泛应用所以我选取的是S7-200.我们对其进行简要说明：S7-200系列是一类可编程逻辑控制器（Micro PLC）。这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，下图展示一台S7-200 Micro PLC的 CPU22*系列PLC的CPU外型图如图2，具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。S7-200 CPU模块包括一个中央处理器单元（CPU

13、）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。 图2-1 S7-200 CPU外型图1.CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动控制任务或过程进行控制。2.输入和输出是系统的控制点：输入部分从现场设备（例如传感器或开关）中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及工业过程中的其他设备。3.电源向CPU及其所连接的任何模块提供电力。4.通讯端口允许将S7-200CPU同编程器或一些设备连接起来。5.状态信号灯显示了CPU的工作模式（运行或停止），本机的I/O的当前状态，以及检查出来的系统错误。6.通过扩展模块可以增加CPU的I/O点数（CPU221不可以扩展）。7.通过扩展模块可以提供其通讯功能。8.一些CPU具有内置实时时钟，其他CPU需要实时时钟卡。9.EEPROM卡可以存储CPU程序，也可以将一个CPU中的程序传送到另一个CPU中。