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1、 1目录1.课程设计的任务及要求 31.1 课程设计的任务 31.2 课程设计的基本要求 32. 设计思路 4 3. 程序设计 53.1 PLC 选型 5 3.2 端子分配图2 53.3 顺序功能图 63.4 梯形图 74. 程序模拟调试说明 165. 结束语 176. 参考文献 183前言工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。20 世纪 50 年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构
2、和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60 年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969 年，美国通用汽车公司用 21 台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70 年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。从 90 年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊
3、、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依旧明显。从市场占有率来说，更无法相提并论。工业机器人很多核心技术，当前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。41. 课程设计的任务及要求1.1 课程设计的任务根据要求，设计出一套 plc 控制系统，并且控制机器人实现搬运工件的目的，画出端子分配图、顺序功能图，设计并调试 PLC 控制梯形图。1.2 课程设计的基本要求有 A、B 两个 3 层储物架存放工件，每层储
4、物架都有一个检测传感器，两个储物架中间有搬运机器人，机器人可以实现上升、下降、正转 180 度、反转 180 度、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。机器人可以把 A 储物架的某层工件取出，放到 B 储物架的某层，也可以把 B 储物架的某层工件取出，放到 A 储物架的某层，例如 A1-B3 或者 B2-A3，可以通过一个选择开关选择方向，即 A-B 或者 B-A，通过 4 位拨码开关选择状态，即 1-1、1-2、1-3、2-1、2-2、2-3、3-1、3-2、3-3，根据方向选择和状态选择，决定机器人的动作过程。选择好后，按启动按钮，机器人开始工作。自己设定机器人的初始位置。52.
5、设计思路根据任务要求，我画出了题目示意图，并且确定了机器人有如下几个动作：上升、下降、伸手、缩手、夹紧工件、松开工件、旋转、手臂微降、手臂微抬。其中，我用货架各层检测传感器来控制机器人上升的位置，用工件位置传感器来控制机器人手臂伸出位置，用机器人手臂缩回传感器来检测手臂缩回，用机械手上压力传感器来控制夹紧或松开工件，用旋转限位开关控制机器人旋转。6图 1 示意图3. 程序设计3.1 PLC 选型选择 PLC 的机型，选择时主要包括机型、容量、I/O 模块和电源的选择。这个机器人搬运控制系统有 15 个输入，8 个输出，因此选择 CPU216 比较好。PLC 主机：选择 S7-200 系列 PL
6、C 作为机器人搬运控制系统的主机，型号为CPU216。a. 23 个输入/8 个输出共 31 个数字量 I/O 点。b. 13KB 的程序和数据存储区空间。c. 6 个 100ms 定时器，完全满足本设计需要。3.2 端子分配图如图 2 所示，为机器人搬运控制系统的端子分配图7图 2 端子分配图3.3 顺序功能图根据题目要求，画出顺序功能图如图 3 所示8图 3 顺序功能图按下启动按钮，M1.0 有效，输出 Q0.0 机器人上升，M0.2 步为活动步输出 Q0.2 机器人微降，M0.4 为活动步时输出 Q0.3 加紧工件，定时器开始定时 1s，M0.5 为活动步时输出 Q0.4 机器人微抬手臂
7、，M0.6 为活动步时输出 Q0.5 机器人缩手，M0.7 为活动步时输出 Q0.6 机器人旋转，M1.0 为活动步时输出 Q0.1 机器人伸手，M1.1 动步时输出 Q0.2 机器人微降，M1.2 为活动步时输出 Q0.7 机器人松开工件并且 1S 后转回。3.4 搬运控制系统梯形图根据顺序功能图，画出该系统的梯形图如图 4 所示。910111213141516图 4 搬运系统控制梯形图当输出 Q0.0 时，机器人上升，当输出为 Q0.1 时，机器人伸手，当输出为Q0.3 时夹紧工件，1S 后手臂微抬，输出 Q0.5 时机器人缩手，输出 Q0.6时机器人旋转，输出 Q0.7 时机器人松开工件
8、，1s 后返回原位。17图 5 手动控制梯形图按下 I1.7 机器人上升，按下 I2.0 机器人伸手，按下 I2.4 机器人缩手，按下 I2.1 机器人手臂微降，按下 I2.3 机器人手臂微抬，按下 I2.2 工件夹紧，按下 I2.6 工件松开，按下 I2.5 机器人旋转。184. 程序模拟调试说明双击桌面 V4.0 STEP7 MicroWIN SP3 图标进入编程界面，编写程序。编写程序好了以后，对程序进行初步编译，提示没有错误和警告后将程序导出。使用 S7_200 汉化仿真 V2.0 对导出程序进行仿真模拟。按下启动按钮 I0.0 后断开，机器人上升，按下选择开关 I0.4，I0.5或者
9、 I0.6 后断开，机器人伸手，按下 I1，2 机器人微降，然后按下 I1.3后，机器人夹紧工件并且 1s 后微抬，按下 I0.4 缩手，按下 I1.4 后旋转，按下 I1.5 后伸手，按下 I1.6 后微降，按下 I1.3 后松开工件并且 1s 后旋转。195. 结束语本学期机械传动控制基础学习结束了，在老师的悉心教导下，学习这门课程收获了许多工程应用知识。在课程的最后进行两周的课程设计，让我受益匪浅，特别是对 PLC 这个工业控制装置有了比较深入的理解并学会了一下 PLC 的基本应用和对一些简单 PLC 控制可以进行设计。平时我们的学习都处于理论的学习状态，没有训练实际应用的自行设计能力。
10、通过这次的课程设计，也知道自己掌握的知识还是不够熟练和全面，在课程设计时遇到许多麻烦，期间查阅了许多参考书，也培养了自己查找资料的能力，加深了对知识的掌握。同时谢谢任老师的悉心指导，帮我解决了许多课程设计中遇到的问题，使得课程设计得以顺利完成，在这里表示衷心感谢！206. 参考文献1陈白宁，段智敏，刘文波.机电传动控制基础M.沈阳：东北大学出版社，2008.2陈白宁，任晓虹.机电传动控制实验指导书，沈阳理工大学机械工程学院 2007. 3郑凤翼，金沙.图解西门子 S7-200 系列 PLC 应用 88 例.电子工业出版社，2009.4王阿根.西门子 S7-200 PLC 编程实例精解.电子工业出版社，2011.5王阿根.PLC 控制程序精编 108 例.电子工业出版社，2009.
