机械手电气控制与PLC技术课程设计研究报告.docVIP

电气控制与PLC技术课程设计报告 课 题: 气动机械手 班 级： 电气工程2+2 姓 名： 闫仁飞 烟台南山学院 2010-11-13 目录 1 课程设计目的………………………………………………...…..3 2 机械手工作过程及控制要求……………………….………..…..3 2.1 机械手的工作过程 2.2机械手的控制要求 3 机械手的系统设计……………………………….……...…..4 3.1硬件配置 3.2 I/O地址分配 3.3机械手程序设计（逻辑功能块FC子程序） 3.4组织块OB1（主程序） 4总结……………………………………………………….………..8 5 参考文献…………………………………………….……….……9 1 课程设计目的 机械手采用西门子控制技术，大大提高了系统的自动化程度，提高了控制系统的可靠性。本文跟据系统的控制要求综合运用了PLC技术，编程软件都气动机械手的控制系统设计进行了研究，为机械手在实际应用中控制系统的设计提供借鉴。 2 机械手工作过程及控制要求 2.1 机械手的工作过程 该机械手是一个水平、垂直位移的机械设备，其操作是将做工作台搬运到又工作台，由光耦合器VLC来检测左工作台有无工件。有工件才搬运，即使按下启动按钮，若检测到左工作台上无工件，系统也不能启动。图1是这种机械手的动作示意，其过程并不复杂，共6个动作，分3组，即上升、下降、左移、右移和放松加紧。 图1 机械手的动作示意图 机械手全部动作由气缸驱动，而气缸又由一、相应的电磁阀控制;左移和右移分别有左移电磁阀和右移电磁阀控制，当该线圈断电时，机械手放松如图2所示。 图2 机械手动作的流程图 2.2 机械手的控制要求 机械手的操作方法方式分为手动操作和自动操作，自动操作又分为单操作和连续操作方式。手动操作是指用按钮对机械手的每一步单独进行控制；单周期操作是指机械手从原点开始，按启动按钮机械手自动完成一个周期的运动后停止；连续操作是指机械手从原点开始，按启动按钮，机械手的动作将自动的、连续不断的自动循环。在工作中若安了停止按钮，机械手将继续完成一个周期的工作后。后动原点自动停止。 3 机械手的系统设计 本系统选用西门子S7-300PLC作为主站。通过DP通信端口与现场各个节点连接，从现场设备中获取数据。其中现场设备（包括机械手传感器、驱动器、执行机构、开关设备等），完成现场控制及其设备间连接控。 3.1 硬件配置 在机械手操作面板（图3）上共有8个输入点，外加机械手上的4个限位（上、下、左、右）和1个工件检测，整个机械手控制系统共需要13个输入点。PLC的输出信号和电磁阀的电磁线圈控制信号相对应，有5个开关量输出点。 图3 机械手操作面板控制图 本系统不需要模拟量变换及储存，系统结构经凑、体积小、处理数据和通讯能力强、功能指令丰富，并且具有PROFIBUS、MPI通信接口，易于构成现场总线系统和实现多级网络控制。 3.2 I/O地址分配 由于S7-300PLC是以在导轨上安装各种模块的形式组成系统，其品种繁多的PLC模块、信号模块和功能模块等几乎能满足各种领域的自动化控制任务。用户可根据应用系统的具体情况，选择合适的模块。系统自行分配各个模块的地址。因此将DM321安装在4号槽，SM322安装在5号槽，将系统的I/O分别连接到S7-300PLC的输入/输出模块，形成的I/O地址分配见表1。 表1 I/O地址分配表 3.3 机械手程序设计（逻辑功能块FC子程序） 系统主要由手动程序（单操作控制方式）和自动程序（包括连续和单周期两种方式）2大部分组成。手动方式的程序在FCL内编辑，其梯形图程序如图4所示。自动方式的程序在FC10内编辑，其梯形图如图5所示。 图4 手动控制程序梯形图 图5 自动控制程序梯形图 3.4 组织块OB1（主程序） 组织块OB1的功能主要是负责功能模块或子程序的调用，控制机械手执行手动控制还是自动控制，其