S7-200 PLC和SmartLine触摸屏机械手控制系统设计.doc

基于PLC的机械手控制系统设计

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设计说明书

设计题目：机械手的PLC控制

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学生姓名：班级学号:

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202X年7月12日

目录TOC\o1-3\h\z\u

1绪论 3

2设计要求 5

3硬件设计 6

3.1PLC选择 6

3.2主电路图 6

3.3控制电路图 7

3.4I/O分配表 8

3.5PLC输入和输出接线图 9

4软件设计 11

4.1PLC内部使用地址 11

4.2梯形图设计 12

4.3语句表程序 25

5触摸屏画面设计 32

5.1新建项目 32

5.2通信设定 32

5.3组态变量的建立 33

5.4建立画面 34

6调试 37

6.1程序调试 37

6.2触摸屏调试 42

结论 47

参考文献 48

1绪论

目前国内工业机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。

因此，国内主要是逐步扩大机械手应用范围，重点发展铸锻、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件。在应用专用机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。

将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型部件，即可组成各种不同用途的机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范围。同时要提高精度，减少冲击，定位精确，以更好地发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能地机械手，并考虑于计算机联用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。

在国外机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业中，它可按照事先制定的作业程序完成规定的操作，但是还不具备任何传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机械手本身的损坏。为此，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手，使其拥有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做出相应的变更。如位置发生稍些偏差时，即能更正，并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。

视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及卫星计算机。工作时，电视照相机将物体形象变成视频信号，然后传送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和方位，并发出指令控制机械手进行工作。

触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手先伸出手指寻找工件，通过装在手指内的压力敏感元件产生触感作用，然后伸向前方，抓住工件。

手的抓力大小可通过装在手指内侧的压力敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展，机械手的装配作业的能力将进一步提高。到1995年，全世界约有50%的汽车由机械手装配。

现今机械手的发展更主要的是将机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。

2设计要求

任务要求：

机械手从原点A位置下降到下限位后，机械手夹起工件，1s后上升到上限位后向右移到B位置，到达右限位后机械手向下放工件，到达下限位1s后松开工件，放完后机械手向上提升，提升到上限位后左移，回到原点，完成一个工作周期。

要求设计的系统能够按照手动、单步、单周期、连续、自动回原点5种方式工作。要求系统采用按钮和触摸屏两种方式实现，在触摸屏上绘制操作面板，并通过动画显示机械手的动作过程，示意图如下：

工作过程如图2-1所示。

图2-1机械手工作示意图

设计任务：

1）根据控制系统要求分析，对PLC进行选型，并正确分配I/O。

2）绘制PLC控制系统I/O接线图。

3）设计梯形图控制程序及系统调试。

4）编写设计说明书。

3硬件设计

3.1PLC选择

分析控制系统要求，共有17路数字量输入，11路数字量输出，没有模拟量输入和输出，没有特殊输入（例如高速脉冲输入）和输出（例如高速脉冲输出）。系统属于小规模应用。

西门子的S7-200PLC性价比高，使用广泛，可以满足大多数小规模应用。其中的S7-226PLC含24路数字量输入，16路数字量输出，可