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1、1金华职业学院 毕业设计说明书（ 2008 届）设计（论文）题目 基于 PLC 的机械手控制的设计 办 学 点 （系） 金华 职业学院 专 业 电气技术 班级 08 电气 学号 087051276 学生姓名 保密 起讫日期 2008 年 09 月 01 日至 2012 年 6 月 18 日 地点 校内 指导教师 保密 职称 讲师 2012 年 3 月 5 日金华 职业学院教务处制2目 录摘 要.1第一章 引言.2第二章 PLC 相关概念 .32.1 PLC 的简介与定义.32.2 PLC 的基本构成.32.2.1 中央处理单元 CPU 是 PLC 系统的核心.32.2.2 存储器存储器分系统程
2、序存储器和用户程序存储器两部分 .42.2.3 输入/输出部件.42.2.4 编程工具.52.3 PLC 的特点.52.4 PLC 的功能.62.5 PLC 的应用领域.62.5.1 开关量的逻辑控制.62.5.2 模拟量控制.62.5.3 运动控制.72.5.4 过程控制.72.5.5 数据处理.72.6 PLC 的发展过程及趋势.72.7 小结.9第三章 PLC 的系统设计 .1033.1 PLC 控制系统设计的基本原则.103.2 PLC 控制系统设计的基本内容和一般步骤.103.2.1 PLC 控制系统设计的基本内容.103.2.2 PLC 控制系统设计的一般步骤.113.2.3 PL
3、C 程序设计的步骤与内容.113.3 PLC 机型的选择.113.3.1 规模要适当.123.3.2 功能要相当，结构要合理.123.3.3 输入、输出功能及负载能力的选择.123.3.4 使用环境条件.12第四章 PLC 的机械手设计 .144.1 工业机械手的简介.144.2 机械手的硬件设计.144.2.1 机械手的动作流程图.154.2.2 控制电机的选择.154.2.3 光电开关的简介与选择.164.2.4 光电编码器的简介与选择.174.2.5 同步带的选择.174.2.6 报警系统.174.3 机械手的控制系统.174.4 PLC 机械手的工艺过程和控制要求.184.5 PLC
4、机械手的程序设计.1944.5.1 输入输出端子地址分配.194.5.2 机械手 PLC 控制的 SFC 图及分段程序.214.5.3 机械手系统设计的 PLC 总指令表及其注释 .284.6 小结 .32第五章 PLC 机械手系统的组态王演示 .335.1 仿真软件-组态王 6.5 简介 .335.2 简要介绍机械手搬运系统演示动画的制作.335.3 对机械手的模拟演示 .345.4 机械手系统演示的动画软件包与命令语言程序（附件）.345.5 小结.34结 论.35致 谢.36参考文献.36摘 要本文主要讲述机械手系统针对生产线自动化过程的设计方案。文中遵循理 论和实际相结合的原则，在 P
5、LC 的控制规律下进行机械手的检测与程序设计， 由浅入深地介绍整个机械手系统设计过程及各工程实现。并按设计要求对机械 手进行动画演示。 全文分为五章节。第一章介绍机械手的应用范围和功能意义。第二章主要 讲述 PLC 的一些相关概念。第三章讲述了 PLC 控制系统设计的基本原则、主要 内容、一般步骤等。第四章主要讲述机械手的控制系统，设计的核心部分 PLC 的程序设计，当中有输入输出点所指的内容介绍，梯形图（SFC 图）和指令表。 第五章是演示动画模拟软件组态王 6.5 的简介及机械手的动画演示。关键词关键词 机械手控制系统 PLC 控制 程序设计 梯形（SFC）图2第一章 引言机械手是工业自动
6、控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成 许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。应用 PLC 控制机 械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产 率。在市场经济的刺激下，许多商家为了取得更大的利益，不断要求要提高生 产效率，所以需要把 PLC 机械手设计得更加完善、更加有效率、更加安全和耐 用。 本设计为平面关节型机械手系统设计，共分为五章：第一章引言部分，简 单介绍现在我国机械手的状况。第二章 PLC 的一些相关概念，内容包括 PLC 的 定义，主要特点，以及其应用范围和发展趋势。第三章介绍 PLC 的系统设计， 内容包括 PLC 设计的基本
7、原则，主要内容及一般步骤，PLC 机型的选择。第四 章 PLC 机械手的设计内容。第五章介绍系统组态王演示，主要是仿真软件-组 态王 6.5 的简介及机械手动作动画的演示。 在设计时充分考虑到 PLC 机械手的特点和要求，充分注意到了在生产过程中遇 到突发性事件时，系统应作出的动作，各个环节都可以独立出来运行进行调试， 做到安全生产，把生产中有可能遇到的危险减到最低。 本设计在设计和写论文时得到了指导老师张老师的指导，他耐心地，详尽地讲 述了 PLC 机械手系统的每一个环节，和现代 PLC 机械手系统的要求，使机械手 系统设计和论文得以顺利完成。 由于我们的水平有限，设计和论文中难免存在不当之
8、处，恳请各位老师批评指 正。3第二章 PLC 相关概念2.1 PLC 的简介与定义可编程控制器(Programmable Controller)是在硬接线逻辑控制技术和计算 机技术的基础上发展起来的一种工业控制器。其早期称为可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Cotroller)，简称 PLC1。 世界上第一台可编程控制器是 1969 年由美国数字设备公司(DEC)为美国通 用汽车自动装配线而研制的，主要用于替代传统的继电器逻辑控制。随着微电 子技术的迅猛发展，PLC 的功能不断增强，从最初的逻辑运算发展到能实现过 程控制、智能控制及网络通讯等的多功能控制器，因此普遍改称
9、为可编程控制 器。但为避免与个人计算机 PC 相混淆，所以仍简称为 PLC。1987 年国际电工委 员会(IEC 1131-1)对 PLC 的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电 子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一类可编程的存储器，用于其 内部存储程序，执行逻辑运算、定时、计数与算术运算等面向用户的指令，并 通过数字式或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器 及其有关的外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功 能的原则设计。 ” PLC 具有通用灵活、抗干扰能力强、可靠性高、易于编程、 使用方便、安装简单、便于维修、体积小等特点，它的采用
10、，大大缩短了系统 的设计和调试周期。2.2 PLC 的基本构成PLC 以微机技术为基础，其构成基本与微型计算机相同，如图 2-1 所示。由 中央处理单元(CPU)、存储器(RAM, ROM )、输入/输出部件(I/O 接口)、编程工 具和外围设备等组成。2.2.1 中央处理单元 CPU 是 PLC 系统的核心它按生产厂家预先编好的系统程序(操作系统)指定的功能，接收并存储用 户程序和数据:诊断电源、PLC 内部各电路的状态和用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并 分别存入 vo 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解 释器后按指令的规定执行逻辑或算术运算任务，并将逻辑或算术运算的结果送4入 vo 映象区或数据寄存区内。在所有的用户程序执行完毕之后，最后将 vo 映 象区的各输出状态或输出寄存器的数据传送到相应的输出装置，实现输出控制、 打印或数据通讯等外部功能。图 2-1 PLC 的结构示意图2.2.2 存储器存储器分系统程序存储器和用户程序存储器两部分PLC 中常用的存储器类型有： (1)读/写存储器(随机存储器 RAM)读写方便，存取速度快，但需后备电池支 持。 (2)紫外线可擦除的只读存储器(EPROM)断电情况下
