《现代电气控制及 PLC使用技术》课程设计报告《机械臂分拣装置控制系统设计》专业： XXXXXXXXXXXXXX班级：XXXXXXXXXX学号：XXXXXXX姓名：XXX指导教师：XXX完成日期：XXX0年 XX月 XX 日目录一、设计题目 2二、技术要求 2三、方案确定 3（一）、主回路线路图 3（二）、控制回路线路图 3（三）、PLC的外接线图 41. 控制装置 I/O 地址分配图 42．PLC的 I/O 回路外接线图 5四、电气元件的选择 5主电路元器件表 5控制回路元器件表 6PLC元器件表 6五、系统工作原理： 6（一）机械臂分拣装置工作原理 6（二）机械臂分拣装置控制程序流程图 7（三）、机械臂分拣装置控制程序梯形图 8六、设计体会： 11机械臂分拣装置控制系统设计一、设计题目：“机械臂分拣装置控制系统设计”二、技术要求：图 1 为一台分检大小球的机械臂装置 它的工作过程是： 当机械臂处于原始位置时，即上限开关 BGl 和左限位开关 BG3压下，抓球电磁铁处于失电状态 这时按动启动按钮 SFl 后，机械臂下行； 若碰到下限位开关 BG2后停止下行， 且电磁铁得电吸球如果吸住的是小球，则大小球检测开关BG0为 ON；如果吸住的是大球，则 BG0为 OFF。
l S 后，机械臂上行，碰到上限位开关 BGl 后右行，它会根据大小球的不同，分别在 BG4(小球 ) 和 BG5(大球 ) 处停止右行，然后下行至下限位停止，电磁铁失电，机械臂把球放在小球箱里或大球箱里， l s 后返回如果不按停止按钮 SF2，则机械臂一直循环工作下去如果按了停止按钮，则不管何时按，机械臂最终都要停止在原始位置 再次按动启动按钮后， 系统可以从头开始循环工作图 1 机械臂分拣装置三、方案确定：（一）、主回路线路图上图为电控系统主电路 QA0 为主回路总开关，两台三相异步电动机 MA1 和 MA2 分别控制机械臂的升降和平移，接触器 QA1、QA2 分别控制电动机 MA1 的正转和反转，而接触器 QA3、QA4 分别控制电动机 MA2 的正转和反转； BB1和 BB2分别为两台电动机过载保护用的热继电器二）、控制回路线路图上图为电控系统的控制回路电路图，是基于 SIEMENSS7-200（CPU224）的控制电路 TA为隔离变压器，专为 PLC提供电源，抗干扰原始位置指示灯 HL 和抓球电磁铁均由 PLC内部的 DC24V直流电源提供电源各接触器 QA1， QA2，QA3，QA4 均 PLC的继电器控制，由三相电供电。
三）、PLC的外接线图1. 控制装置采用 S7-200系列 PLC，设 I/O 地址分配如下表所示：2． PLC的 I/O 回路外接线图四、电气元件的选择主电路元器件表名称 数量三相鼠笼式异步电动机 MA2 台热继电器常闭触点开关 BB6 个接触器开关 QA5 个控制回路元器件表名称数量PG指示灯 HL1 个电磁铁 K1 个热继电器常闭触点开关 BB4 个接触器 QA6 个熔断器1 个隔离变压器1 台PLC1 台PLC元器件表名称数量SIEMENS S7-200 PLC控制器（ CPU224）1 台接近开关 SQ5 个光电开关 KF1 个电磁铁 K1 个接触器 QA4 个PG指示灯 HL1 个五、系统工作原理：（一）机械臂分拣装置工作原理该设计采用 SIMENS S7-200小型 PLC控制系统的工作原理为： 使用两台电动机作为机械臂伸展的动力， 控制其运动的方向， 并且通过程序控制电动机的正反转，因而控制机械臂的运动1. 初始化系统，验证机械臂是否在初始位置（由接近开关 BG1,BG3表示），若在初始位置，则 PG指示灯亮2. 按下启动开关 SF1，则启动运行电动机 MA1 由 QA1 导通启动，正转，使机械臂下降，当下降至 BG2 时，电磁铁通电吸球，吸球后电动机 MA1 停止 1秒，由光电开关判断其是大球还是小球。
3. 判断结束后，电动机 MA1 由 QA2 启动机，反转，机械臂上升，上升至限位开关 BG1时，电动机 MA1 由 PLC控制停止，电动机 MA2 由 QA3 启动，正转，右行4. 若为小球时，则到达 BG4 时，电动机 MA2 由 PLC控制断开，停止转动电动机 MA1 由 PLC控制 QA1 接通，机械臂下行，下行至 BG2时，电动机停转，电磁铁断电，小球下放，经 1S 后，电动机 MA1 经 QA2 导通，机械臂上行，至上限位开关 BG4 时，电动机 MA2 经 PLC控制 QA4 导通，QA2 反转，机械臂左行，至初始位置时， MA2 停止转动重复下一次分拣5. 若为大球时，则到达 BG5 时，电动机 MA2 由 PLC控制断开，停止转动电动机 MA1 由 PLC控制 QA1 接通，机械臂下行，下行至 BG2时，电动机停转，电磁铁断电，小球下放，经 1S 后，电动机 MA1 经 QA2 导通，机械臂上行，至上限位开关 BG5 时，电动机 MA2 经 PLC控制 QA4 导通，QA2 反转，机械臂左行，至初始位置时， MA2 停止转动重复下一次分拣6. 如果不按停止按钮 SF2，机械臂将一直工作下去，若按下 SF2，则不管何时按，机械臂最终都要停止在原始位置。
二）机械臂分拣装置控制程序流程图根据要求，该控制流程根据吸住的是（大球，小球）有两个分支此处应该为分支点且属于选择性分支分支在机械臂下降之后根据光电开关（ BG0）的通断，分别将球吸住，上升，右行到 BG4 或 BG5 处下降，此处应为汇合点然后在释放，上升，回到原点机械臂分拣装置控制程序流程图如下图所示：（三）、机械臂分拣装置控制程序梯形图六、设计体会：通过此次设计， 了解了 PLC机械手在大小球分选系统的工作原理， 首次学习了一些机械手的工作原理及使用方法 其中电路及软件实现是此次设计的主要部分软件部分采用各部分程序直接转的方式，依次实现了 PLC流程图、梯形图、指令表三种机械手控制方式 用此种方法编写程序条理清晰， 连贯性强， 但若要增加其它机械手控制方式或进行扩展， 程序会变得相当复杂而且容易出错， 出错后调试修改也很困难收进的方式是将各部分程序写成程序，方便调用和调试此种方法的优点是程序编写比较简单， 不需要再编写分支、汇合状态移图的程序，且由于本课对定时精确度要求并不高， 适宜采用若是在对定时精度要求比较高的情况下，应采用 PLC的中断功能进行硬件定时通过实践，巩固了理论知识的学习， 提高了实际使用所学知识的能力， 还积累了许多宝贵的经验。