基于plc气动机械手控制系统设计.docx

目 录 第 1 章 引言 1 气动机械手的控制要求 1 气动机械手的工作方式 1 系统流程图 2 第 2 章 PLC 控制系统的设计 3 气动机械手的硬件系统设计 3 气动机械手的硬件系统 3 电器元件的选择 3 气动机械手的软件结构设计 4 PLC 的 I/O 地址分配 4 PLC 的外部接线图 5 程序设计及梯形图 6 程序设计说明 6 程序梯形图 7 总结 16 附录 17 参考文献 22 摘 要 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点。气动机械手控制系统的设计要求是在控制系统的指令下，能将工件迅速、灵活、准确、可靠地抓起并运送到指定位置。在工业生产中， 利用气动机械手将工件从一条生产线搬运到另一条生产线是一种高效的工作方式。因此采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统，根据机械手的控制要求和所能实现的操作功能，设置动作流程，分配输入输出接点，按所需来选PLC的型号，接着进行梯形图的编辑，最后进行程序的编辑与调试，从而使机械手能够完成符合设计要求的动作。 关键词： 机械手 可编程控制器 PLC 控制设计 PAGE PAGE 10 第 1 章 引言 气动机械手的控制要求 1、气动机械手的升降和左右移动分别由不同的双线圈电磁阀实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向德线圈才能反向运动。 2、上升、下降的电磁阀线圈分别为 YV1、YV2；右行、左行的电磁阀线圈为 YV3、YV4； 3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀 YV5 来实现，线圈通电夹紧，断电松开； 4、机械手的夹钳的松开，夹紧通过延时 1.7s 实现； 5、机械手的限位由行程开关 SQ1、SQ2、SQ3、SQ4 来实现； 气动机械手的工作方式 系统设有手动、单周期、连续、单步和回原点五种工作方式（如图 1-1）。 在手动工作方式下，用 I0.5—I1.2 对应的 6 个按钮分别独立控制机械手的升、降、左右行和夹紧松开。 在单周期的工作方式下，按下启动按钮 I2.6 后，从初始步 M0.0 开始，机械手按顺序功能图的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。 在单步工作方式下，从初始步开始，按一下启动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按一下启动按钮，又往前走一步。单步工作方式常用于系统的调试。 单步 单步 单周期 回原位 连续 夹紧SB7 右行SB5 下降SB3 启动SB1 手动 负载电源 松开SB8 左行SB6 上升SB4 停止SB2 紧急停车SB9 图 1-1 气动机械手的控制面板 系统流程图 如图 1-2 所示：接通电源是系统启动开始扫描，扫描手动式判断手动按钮的是执行手动操作，扫描回原点开关，是执行回原点操作，扫描单步开关，是执行单步操作，扫描单周期开关，是检测是否在原点，是执行单周期操作，扫描连续操作，是检测是否在原点，是执行连续操作。除了连续操作以外，其他操作执行完以后自动重新扫描。 系统启动 系统启动 Y 手动 手动操作 Y N 回原点 Y 回原点操作 N Y Y 单步 Y是否在原点 单步操作 N N 检测等待 单周期 Y 是Y否在原点 Y 单周期操作 N N 检测等待 连续 Y Y是否在原点 Y 连续操作 Y N 是否停止 N 检测等待 Y 图 1-2 气动机械手控制流程图 第2章 系统总体方案设计 气动机械手的硬件系统设计 气动机械手的硬件运行方式 机械手用来将工件从 A 点搬运到 B 点（如图 2-1），输出Q0.1 为 1 时工件被夹紧， 为 0 时背松开。工作方式选择开关的5 个位置分别对应于 5 种工作方式，操作面板左下部的 6 个按钮式手动按钮。为了保证在紧急情况下可靠地切断负载电源，设置了交流接触器 KM。开始运行时按下“负载电源”按钮，使KM 线圈得电并自锁，KM 的主触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源。 左行 左行 SQ3 SQ4 右行 下降 夹紧 上升 SQ2 松开 SQ1 图 2-1 气动机械手示意图 可编程控制器的CPU选择 气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线。基于 PLC 控制的气动机械手系统。与同类系统相比，节省了大量的电气元件， 大大降低了开发成本。适用性更强。 因此，本设计应采用PLC 进行控制：由控制要求可知，系统共需要输入端口18 个， 输出端口 5 个。西门子 S7-200 系列 PLC 硬件配置灵活，既可以用一个单