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河南机电高等专科学校 课程设计报告书 课程名称： 《PLC技术与工程应用》 课题名称： 机械手电气控制系统设计 系部名称： 自动控制系 专业班级： 生产过程自 姓 名： 学 号： 121 2014年 06月26日  设 计 任 务 书 设计目的： 学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路； 锻炼实际应用程序开发能力； 提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。 设计要求： 1、设置机械手复位按钮 机械手每次的工件输送过程，都应该从初始位置开始。定义右转到位、上行到位、退回到位及手指张开到位同时满足时为机械手初始位置。开机运行时，机械手应该首先自动回到初始位置；若遇到特殊情况，机械手停在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。 2、设置单步/连续切换开关 a.在单步模式下 按下启动按钮(若机械手处于初始位置，则开始运行；否则，按下复位键，使机械手复位)伸出下行手指夹紧上行左转下行手指张开上行退回右转停止 b.在连续模式下 按下启动按钮，上述动作依次发生，但回到初始位置之后，继续下一个工件的传输过程。连续模式下，按下停止按钮，待本次工件传输工作结束后，停止运行。 目 录 目 录 I 1 设计思路或方案选择 - 1 - 1.1 机械手简述 - 1 - 1.1.1 设计功能及硬件组成 - 1 - 1.2 系统组成 - 2 - 1.2.1 输出驱动单元 - 2 - 1.2.2 输入检测单元 - 3 - 1.3 PLC工作原理 - 3 - 2 硬件电路设计 - 4 - 2.1 输入输出接口电路介绍 - 4 - 2.1.1 输入电路板 - 4 - 2.1.2 输出板电路 - 5 - 2.1.3 驱动电路 - 5 - 2.1.4 控制电路原理图 - 6 - 2.2 I/O分配表 - 6 - 2.2.1 输入信号 - 6 - 2.2.2 输出信号 - 7 - 2.3 机械手运动示意图 - 7 - 3 软件设计 - 8 - 3.1 总流程图及说明 - 8 - 3.2 重要程序及说明 - 9 - 4 程序调试 - 10 - 4.1 调试设备 - 10 - 5 心得体会 - 11 - 附录1 参考文献 - 12 - 附录2 程序清单 - 13 -  设计思路或方案选择 1.1 机械手简述 机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本的组成形式是相同的，一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。 1．执行机构 机械手的执行机构，由手、手腕、手臂、支柱组成。手是抓取机构，用来夹紧和松开工件，与人的手指相仿，能完成人手的类似动作。手腕是连接手指与手臂的元件，可以进行上下、左右和回转动作。简单的机械手可以没有手腕。支柱用来支撑手臂，也可以根据需要做成移动。 传动系统 执行机构的动作要由传动系统来实现。常用机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等几种形式。 3.控制系统 机械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、方向、位置、速度进行动作，简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作．动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控制。PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式1．每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。2．输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。3．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。4．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。5．扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。6．由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。 .1 输入输出接口电路介绍 机械手实验设备既是所谓控制对象，对于一般工业控制，其控制核心使用可编程控制器(PLC)。设计输入输出接口电路 (如图3所示) 的目的是为解决机械手设备输出驱动单元、输入检测单元与PLC之间的信号接口问题。图中上层电路板是驱动电路板，下层电路板左侧是输入接口电路板，右侧是输出接口电路板。 图3. 输入输出接口电路板 2.1.1 输入电路板 输入电路板原理图如图4所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态转换为统一