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1、. . . PLC课程设计姓 名 学 号 年级专业 所在院系 电气工程与自动化学院 指导教师 美俊、哲铭 提交日期 理工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 姓 名 学 号 指导教师 美俊、哲铭 任务书下达日期201 年 月 日课程设计完成日期201 年 月 日设计容与要求一. 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围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
2、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GB7
3、15987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（按设计容逐项书写）。5.参考文献。6.附录。7.课程设计评分表。设计进度安排1.2015年7月6日上午：课题容介绍。2.2015年7月6日下午：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。3.2015年7月6日2015年7月10日：确定控制方案。绘制搬运机械手电气控制系统的PLC I/
4、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。4.2015年7月9日：上机调试程序。5.2015年7月10日：答辩。参考文献1廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.：大学 20122万太福.可编程序控制器及其应用M. ：大学 20123美俊.电气控制与PLC工应用.：机械工业 20144.电力拖动与控制. ：中国矿业大学5工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. ：水利电力电气控制与PLC课程设计指导小组 201年月日. . 目 录前言 2第1章 概述 31.1 PLC简介31.2 机械手概述41.3 搬运机械手的应用简况 41
5、.4 机械手的应用意义 51.5 机械手控制系统设计步骤 6 第2章 控制方案7 2.1 搬运机械手的设计原理 72.2 PLC的选取 8第3章 控制系统硬件电路设计113.1 传送带A,B主电路图及传送带B的控制电路图113.2 PLC接口电路图12第4章 控制系统软件设计154.1 控制系统的软件设计原理154.2 梯形图和指令表18第5章 控制系统调试26 5.1 控制系统的调试过程26总结27前言 用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。工业机械手是近代自
6、动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、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。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操
7、作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。 机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，它有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。随着工业技术的发展，制成了能够
8、独立的按程序控制实现重复操作，适用围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。第一章 概述1.1 PLC简介随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展， 其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱（即 PLC， 机器人， CAD/CAM） 之一。 目前可编程序控制器 （Programmable Controller） 简称 PLC 已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域
9、，为工业自动化提供了有力的工具。PLC的基本结构 PLC 采用了典型的计算机结构，主要包括 CPU、RAM、ROM 和输入/输出接口电路等。如果把 PLC 看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成， 外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为 PLC 的输入变量，它们经 PLC 外部端子输入到部寄存器中，经 PLC 部逻辑运算或其它各种运 算、处理后送到输出端子，它们是 PLC 的输出变量，由这些输出变量对外围设 备进行各种控制。控制方法及研究 1、FP1 的特殊功能简介 、 (1) 脉冲输出 FP1 的输出端 Y7 可输出脉冲，脉冲频率可通过软件编程进行调节，其输出频
10、率围为 360Hz5kHz。 (2) 高速计数器（HSC） FP1 部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，最高计数频率为 10kHz，计数 围-8388608+8388607。 (3) 输入延时滤波 FP1 的输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来的不可靠性， 其延时时间可根据需要进行调节，调节围为 1ms128ms。 (4) 中断功能 FP1 的中断有两种类型，一种是外部硬中断，一种是部定时中断。1.2 机械手概述机械手在自动化车间中用来运送物料,从事焊接、喷漆、装配等工艺操作，可将操作工人从繁重、单调、重复的体力劳动中解放出来。特别是在高温、危险、有害的作业环境（放射性、有毒气体、
11、粉尘、易燃、易爆、强噪声等）中，可用机械手代替人的部分操作。目前，机械手已广泛应用于铸造、锻造、冲压、切削加工、喷漆、装配等各种工艺过程中。随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用, 机械手的运用越来越灵活。本文介绍一种采用PLC控制的机械手控制系统的设计。1.3 搬运机械手的应用简况在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于
12、进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5。从这里可看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。国外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面：1.热加工方面的应用热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要现自动化。为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。2.冷加工方面的应用冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。3.拆修装方面拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车喷漆通用机械手，可用以对客车部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。近
