机械手搬运单元控制课程设计说明书.docx
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机械手搬运单元控制课程设计说明书
信息与电气工程学院
课程设计说明书
（2011/2012学年第一学期）
课程名称：
可编程控制器应用
题目：
机械手搬运单元控制
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计周数：
两周
设计成绩：
2011年12月23日
1.前言2
2.实验目的2
3.系统设计2
1.控制要求2
2.硬件选择3
3.输入输岀点的地址分配4
4.程序设计4
4.1程序流程图4
4.2内存变量分配表4
4.3控制程序5
5.与下位机的通讯连接7
5.1监控组态界面7
5.2监控组态程序清单7
4.总结12
5.
13
参考文献
前言
一体化技术就是发挥以微机为核心的微电子技术优势：
对于一般机械而言，可使机械结构简化且控制更为灵活、细致；对于采用气动元件作为执行机构的机械设备而言，较之采用继电器接触控制更为可靠、方便，增加了柔性。
微型计算机及以微机为核心的专用控制机的推广应用，采用电子控制的便捷、灵活和可靠等优势与采用气压传动的简单、便捷和安全的优点相互结合，使得电子气动技术应运而生。
电子气动控制技术是机电一体化技术的一个重要组成部分，由于它在工业机器人中的成功应用，使得这项技术的推广具有了良好而广阔的前景。
基于PLC控制气动移置机械手系统正是由此出发点而研制开发的，可以满足《工业机器人》、《气动技术》、《可编程序控制器技术》等课程的教学、实验，应用其具有可编程、二次设计、调试等功能特点，可提高学生的工程素质、创新能力、综合实践及应用能力，满足培养综合性和创新型、高层次、复合型工程技术人员的要求。
二.实验目的
利用S7-200系列PLC的各种基本指令进行编写程序，并能熟练掌握PLC编程软件的编程方法和程序调试方法；学会并使用下位机编写程序实现机械手的自动和手动控制，并能利用上位机进行通讯连接实现实时监控。
三.系统设计
1.控制要求当工件被送到机械手下方后，机械手将向下运动，然后锁紧夹爪；当工件被夹住后，机械手上升，到达上端后，手臂向右旋转180°。
当到达右侧后夹爪向下并释放工件，然后上升，最后机械手臂向左摆动、复位，并发出信号，将控制权交给下一单元。
技术要求：
1.机械夹爪上下运动
2.机械夹爪锁紧后将有信号产生
3.机械手臂左右摆动（180°）
4.只有当机械手臂下降到低端时才能作开合动作
5.完成动作后，发出信号给下一单元
2.硬件选择
启动/停止按钮I0.0完成启动（10.0=1）和停止（10.0=0）功能，复位信号10.1完成系统的复位，单步按钮
输入信号。
该系统需要输入9点，输岀4点。
可选择S7-200系列的CPU224即可满足要求，CPU224作为本控制
系统的控制器。
机械手搬运单元控制系统如下图:
Oil
第五站机械手搬运单元
3.输入输出点的地址分配
模块号
输入端子号
输出端子号
地址号
信号名称
说明
CPU224
1
10.0
启动/停止，启动“1”有效，停止“0”有效
开关
2
10.1
复位，“1”有效
按钮
3
I0.2
单步，“1”有效
按钮
4
10.3
自动/手动，自动“0”有效，手动“1”有效
开关
5
10.6
左位，“1”有效
限位开
关
6
10.7
右位，“1”有效
限位开
关
7
I1.0
高位，“1”有效
限位开
关
8
11.1
低位，“1”有效
限位开
关
9
I1.2
锁紧状态，“1”有效
传感器
1
Q0.0
右转，“1”有效
电磁阀
2
Q0.1
左转，“1”有效
电磁阀
3
Q0.2
下降，“1”有效
电磁阀
4
Q0.3
夹紧，“1”有效
电磁阀
4.程序设计
4.1程序流程图
4.2内存变量分配表
序号
名称
地址
注释
1
启动/停止
I0.0
开关
2
复位
I0.1
按钮
3
单步
I0.2
按钮
4
自动/手动
10.3
开关
5
左位
10.6
限位开关
6
右位
10.7
限位开关
7
高位
I1.0
限位开关
8
低位
I1.1
限位开关
9
锁紧状态
11.2
传感器
10
右移
Q0.0
电磁阀
11
左移
Q0.1
电磁阀
12
下降
Q0.2
电磁阀
13
锁紧
Q0.3
电磁阀
14
夹紧定时器
T101
时基为100msTON定时器
15
放松定时器
T102
时基为100msTON定时器
16
自动方式标志
M0.0
Bool
17
手动方式标志
M0.1
Bool
4.3控制程序
主程序：
子程序:
5.与下位机的通讯连接
5.1监控组态界面
初始状态：
机械手位于左侧，高位，放松。
当下方有工件时，机械手开始工作。
两种控制方式：
自动和手动。
单步只有在手动时有效。
5.2监控组态程序清单
进入程序
a1==0;
a2==0;
a3==0;
a4==0;
flag1==0;
fw.PV=0;
qiehuan.pv=O;
qd.pv=O;
b2=0;
b1=290;
程序运行周期执行
IFqiehuan.pv==1&&qd.pv==1&&flag1==0THEN#bv.y=#bv.y+10;
a1=a1+5;
#bv2.y=#bv2.y+10;
#bv3.y=#bv3.y+10;
#bv5.x=#bv5.x+10;
IF#bv5.x>=113THEN#bv5.x=113;
ENDIF
IF#bv.y>=471THEN
#bv.y=471;
#bv2.y=526;
#bv3.y=526;
#bv2.x=#bv2.x+10;#bv3.x=#bv3.x-10;
IF#bv2.x>=108THEN
#bv2.x=108;
#bv3.x=163;flag1=flag1+1;
ENDIF
ENDIF
ENDIF
IFflag1==1THEN#bv.y=#bv.y-10;a1=a1-5;
#bv2.y=#bv2.y-10;
#bv3.y=#bv3.y-10;
#bv5.y=#bv5.y-10;
IF#bv.y<=146THEN#bv.y=146;
#bv2.y=200;
#bv3.y=200;
#bv5.y=204;
a4=1;flag1=flag1+1;
ENDIF
ENDIF
IFflag1==2THEN#bv.x=#bv.x+10;#bv2.x=#bv2.x+10;#bv3.x=#bv3.x+10;#bv4.x=#bv4.x+10;#bv5.x=#bv5.x+10;b1=b1-10;
IF#bv4.x>=420THENb1=0;b2=b2+10;
ENDIF
IF#bv.x>=672THEN
#bv.x=672;
#bv2.x=690;
#bv3.x=745;
#bv4.x=706;
#bv5.x=695;b2=290;
b1=0;
#bv.y=#bv.y+10;a2=a2+5;
#bv2.y=#bv2.y+10;
#bv3.y=#bv3.y+10;
#bv5.y=#bv5.y+10;
IF#bv.y>=473THEN
#bv.y=473;
#bv2.y=528;
#bv3.y=528;
#bv5.y=536;
flag1=flag1+1;
ENDIF
ENDIF
ENDIF
IFflag1==3THEN
#bv2.x=#bv2.x-10;
#bv3.x=#bv3.x+10;
IF#bv2.x<=672THEN
#bv2.x=679;
#bv3.x=758;
#bv.y=#bv.y-10;
a2=a2-5;
#bv2.y=#bv2.y-10;
#bv3.y=#bv3.y-10;
IF#bv.y<=350THEN#bv5.x=#bv5.x+10;
IF#bv5.x>=772THEN
#bv5.x=772;
a3=1;
ENDIF
IF#bv.y<=146THEN
#bv.y=146;
#bv2.y=200;
#bv3.y=200;
flag1=flag1+1;
ENDIF
ENDIF
ENDIF
ENDIF
IFflag1==4THEN
#bv.x=#bv.x-10;
#bv2.x=#bv2.x-10;
#bv3.x=#bv3.x-10;
#bv4.x=#bv4.x-10;
b2=b2-10;
IF#bv4.x<=420THEN
b1=b1+10;b2=0
ENDIF
IF#bv.x<=90THEN
#bv.x=90;
#bv2.x=96;
#bv3.x=177;
#bv4.x=125;
b1=290;
a3=0;
a4=0;
#bv5.x=33;
#bv5.y=535;
flag1=0;
qiehuan.pv=1;
qd.pv=1;
ENDIF
ENDIF
IFfw.PV==1THEN
a4=1;
#bv.x=90;
#bv.y=147;
#bv2.x=96;
#bv2.y=197;
#bv3.x=177;
#bv3.y=197;
#bv4.x=125;
#bv4.y=80;
#bv5.x=33;
#bv5.y=535;
flag1=0;
qiehuan.pv=0;
qd.pv=0;
fw.PV=0;
a1=0;
a2=0;
b1=290;
b2=0;
IFfw.PV==0THEN
a4=0;
ENDIF
ENDIF
四.总结与心得
—j_■厂、[才，.F：
卜
五.参考文献
[1]天津大学编写组，工业机械手设计基础，天津科学技术出版社，1980
[2]王承义，机械手及其应用，机械工业出版社，1981
[3]朱龙根，机械系统设计，机械工业出版社，2004
[4]机械工程手册编辑委员会，机械工程手册，补充本
（二）机械工业出版社，1981
[5]钟肇新、彭侃编译可编程控制器原理及应用第二版广州：
华南理大学出版社，
2003.5
2003.5
[6]钟肇新，范建东主编.可编程控制器原理及应用.第三版.广州：
华南理大学出版社，
[7]求是科技编著PLC应用开发技术与工程实践
2005.1
[8]郝海青.串联关节式机械手的控制系统分析与设计
北京人民邮电出版社，
万方数据库硕博士论文，
2002
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