成绩：
2011~2012学年第1学期
机电控制综合设计 课程设计
设计题目名称： 气动机械手控制系统设计
院系名称： 机电工程 专业班级：
学生姓名： 学 号：
指导教师：
材 料 目 录
序号
名 称
数量
备 注
1
课程设计务书
1
2
课程设计说明书
1
3
图纸
0
4
5
6
2011 年 X月 X日
河南工业学
目录中
机电工程学院
课程设计说明书
设计题目 气动机械手控制系统设计
学生姓名：
学 号：
专业班级：
指导教师：
2011年 X 月X 日
容摘
课题目通S7200PLC设计实现机械手物料搬运中包括手动工作方式回原位工作方式单步工作方式单周期工作方式连续工作方式关安全保护类求具体说包括实现机械手种动作控制升降左行右行夹紧放松控制外该程中包括分析系统硬件求选择合适工作方式选择合适CUP合理分配IO址完成PLC外部接线图完成气动机械手程序设计梯形图进行调试完成语句表
关键词机械手 S7200PLC编程技术
目 录
第1章 引言 1
第2章 系统总体方案设计 2
21气动机械手控制求 2
22气动机械手气压传动系统 3
23系统控制面板操作工作方式 3
231 操作面板操作 3
232 气动机械手工作方式 3
第3章 PLC控制系统设计 5
31编程控制器CPU选择 5
32气动机械手IO址分配表 5
33 PLC外部接线图 6
34 气动机械手控制流程图 7
35 程序设计梯形图 8
结 9
设计总结 10
谢辞 11
附录 12
参考文献 19
第1章 引言
气压传动系统安全高温震动易燃易爆尘埃强磁辐射等恶劣环境工作气动机械手作机械手种具结构简单重量轻动作迅速稳节污染环境容易实现级调速易实现载保护易实现复杂动作等优点气动机械手广泛应汽车制造业半导体家电行业化肥化工食品药品包装精密仪器军事工业等现代汽车制造工厂生产线尤工艺焊接生产线采气动机械手车身工序移动车身外壳真空吸盘吸起放指定工位夹紧定位点焊机焊头快速接减速软着陆变压控制点焊采种特殊功气动机械手高频率点焊力控准确性完成整工序程高度动化堪称代表性气动机械手应
课题拟开发物料搬运机械手采西门子系列S7200PLC机械手升降左行右行夹紧放松进行控制利编程技术结合相应硬件装置控制机械手完成种动作
第2章 系统总体方案设计
21气动机械手控制求
气动机械手动作示意图图21示气动机械手功工件A点搬运B点控制求：
图21 气动机械手示意图
1气动机械手升降左右移动分双线圈电磁阀实现电磁阀线圈失电时保持原状态必须驱动反线圈反运动
2升降电磁阀线圈分MB2MB1右行左行电磁阀线圈MB3MB4
3机械手夹钳单线圈电磁阀MB5实现线圈通电夹紧断电松开
4机械手夹钳松开夹紧通延时17s实现
5机械手降升右行左行限位行程开关BG1BG2BG3BG4实现
22气动机械手气压传动系统
图22气动机械手气压传动系统图
23系统控制面板操作工作方式
231 操作面板操作
机械手工件A点搬运B点输出Q011时工件夹紧0时松开工作方式选择开关5位置分应5种工作方式操作面板左部6钮式手动钮保证紧急情况（包括PLC发生障时）切断负载电源设置交流接触器QAPLC开始运行时负载电源钮QA线圈电锁QA触点接通外部负载提供交流电源出现紧急情况时紧急停车钮断开负载电源
232 气动机械手工作方式
系统设手动单周期连续单步回原点五种工作方式（图23）
1手动工作方式时I13—I15I20—I22应6钮分独立控制机械手降升右行左行夹紧放松
2回原位工作方式时回原位钮机械手动返回原位
3单步工作方式时初始步开始启动钮系统转换步完成该步务动停止工作停留该步启动钮前走步单步工作方式常系统调试
4单周期工作方式时启动钮I00初始步M103开始机械手序功图规定完成周期工作返回停留初始步
5连续工作方式时启动钮I00机械手序功图规定连续循环工作直停止钮
图23气动机械手控制面板
第3章 PLC控制系统设计
31编程控制器CPU选择
根控制求分析知需17输入5输出选择西门子S7200系列PLC：
1CPU222(8DI6DO x DC24V ) 价格民币182600元扩展模块EM221(16DI x DC24V) 价格民币102200元需民币284800元
2CPU224(14DI10DO x DC24V ) 价格民币269900元扩展模块EM221(8DI x DC24V) 价格民币69800元需民币339700元
3CPU226(24DI16DO x DC24V ) 价格民币485700元
价格方面考虑理应选择CPU222(8DI6DO x DC24V )扩展模块EM221(16DI x DC24V)PLC 次课程设计目掌握PLC控制思想简化绘图终选择CPU226(24DI16DO x DC24V )PLC
32气动机械手IO址分配表
气动机械手IO址分配表表31示：
表31 气动机械手I0址分配表
控制信号
信号名称
元件名称
元件符号
址编码
输入信号
启动
启动钮
SF1
I00
降停止
限位开关
BG1
I01
升停止
限位开关
BG2
I02
右行停止
右限位开关
BG3
I03
左行停止
左限位开关
BG4
I04
回原位操作
回原位开关
I05
停止
停止钮
SF2
I06
手动操作
手动开关
I07
单步操作
单步开关
I10
单周期操作
单周期开关
I11
输入信号
连续操作
连续开关
I12
降
降钮
SF3
I13
升
升钮
SF4
I14
右行
右行钮
SF5
I15
左行
左行钮
SF6
I20
夹紧
夹紧钮
SF7
I21
松开
松开钮
SF8
I22
输出信号
降
降电磁阀
MB1
Q00
夹紧松开
夹松电磁阀
MB5
Q01
升
升电磁阀
MB2
Q02
右行
右行电磁阀
MB3
Q03
左行
左行电磁阀
MB4
Q04
33 PLC外部接线图
PLC外部接线图输入输出设备负载电源类型等设计结合系统控制求设定气动机械手控制外部接线图图31示
图31 CPU226IO接线图
34 气动机械手控制流程图
进行程序设计时首先应明确象具体控制求CPU程序串行扫描工作方式会造成输入输出滞扫描方式引起滞时间长达两扫描周期程序越长种滞越明显控制精度越低实现控制求基础应程序量简洁﹑紧凑方面控制象根生产工艺流程控制求控制时序会发生变化时求程序修改方便简单求程序较柔性
PLC工作原理：接通电源时系统启动开始扫描扫描手动开关执行手动操作手动操作需工序序动作扫描回原点开关执行回原点操作扫描单步开关执行单步操作扫描单周期开关检测否原点执行单周期操作扫描连续操作检测否原点执行连续操作连续操作外操作执行完动重新扫描
图32气动机械手控制流程图
35 程序设计梯形图
程序设计梯形图附录中附图1示语句表附录中附表1示
结
通次课程设计学东西仅知识意外收获
首先通次课程设计PLC更深刻认识工作原理种硬件组成认识例现已熟练掌握循环语句编写语句调定掌握外深刻体会图书馆查找资料重性刚开始没查找参考文献进展慢老师帮助两三关PLC实例编程讲解图书快梯形图写出
次次课程设计中体会团队合作重性薛老师第天分成六组组中学东西感触深家角度考虑问题具体重点样深影响想做事会角度思考
感谢辅导老师——薛老师次课程设计中耐心讲述样避免PLC设计时常见错误时纠正特机械手梯形图薛老师提供宝贵意见
设计总结
两周课程设计快短短两周学东西见程序够运行心甚激动面总结设计程
第天首先课种指令定解包括基逻辑指令定时器计数器序控制指令程序控制指令等接分析书简单程序设计包括定时器计数器应
接图书馆关PLC编程实例分析概三四天时间完成CPU选型初步完成手动控制回原位控制PLC梯形图设计
然概两天单步连续单周期PLC梯形图写出整合块
然星期实验课时候实验室完成程序调试老师指导进行简化
接开始撰写设计说明书中万克明学帮助花三天终完成前办公文档学太东西求设置终达老师求
谢辞
里感谢帮助时帮助利完成次课程设计
首先母校表示感谢非常感谢学校样做PLC课程设计机会次课程设计会毕业找工作时更竞争力
次非常感谢老师指导次课程设计中耐心讲述学常见错误时纠正特机械手梯形图老师提供宝贵意见然短短两周老师里学东西两周学会常PLC语句编程方法PLC类型选择重学会写课程设计说明书等等
非常感谢帮助学特学写课程设计说明书时候予帮助耐心讲解办公文档终利完成说明书撰写
附录
附图1 气动机械手PLC梯形图
附表1 气动机械手PLC语句表
参考文献
[1] 田效伍 电气控制PLC应技术[M] 北京：机械工业出版社2007
[2] 韦瑞录麦艳红 编程控制器原理应[M] 广州：华南理工学出版社2007
[3] 郁汉琪 电气控制编程序控制器应技术[M] 南京：东南学出版社2003
[4] 郭艳萍 电气控制PLC控制技术[M] 北京：北京师范学出版社2007
[5] 杨青洁 PLC应系统设计指南[M] 北京：机械工业出版社2008
[6] 高勤 编程控制器原理应[M] 北京：电子工业出版社2006
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成绩：
2011~2012学年第1学期
机电控制综合设计 课程设计
设计题目名称： 气动机械手控制系统设计
院系名称： 机电工程 专业班级：
学生姓名： 学 号：
指导教师：
材 料 目 录
序号
名 称
数量
备 注
1
课程设计务书
1
2
课程设计说明书
1
3
图纸
0
4
5
6
2011 年 X月 X日
河南工业学
目录中
机电工程学院
课程设计说明书
设计题目 气动机械手控制系统设计
学生姓名：
学 号：
专业班级：
指导教师：
2011年 X 月X 日
容摘
课题目通S7200PLC设计实现机械手物料搬运中包括手动工作方式回原位工作方式单步工作方式单周期工作方式连续工作方式关安全保护类求具体说包括实现机械手种动作控制升降左行右行夹紧放松控制外该程中包括分析系统硬件求选择合适工作方式选择合适CUP合理分配IO址完成PLC外部接线图完成气动机械手程序设计梯形图进行调试完成语句表
关键词机械手 S7200PLC编程技术
目 录
第1章 引言 1
第2章 系统总体方案设计 2
21气动机械手控制求 2
22气动机械手气压传动系统 3
23系统控制面板操作工作方式 3
231 操作面板操作 3
232 气动机械手工作方式 3
第3章 PLC控制系统设计 5
31编程控制器CPU选择 5
32气动机械手IO址分配表 5
33 PLC外部接线图 6
34 气动机械手控制流程图 7
35 程序设计梯形图 8
结 9
设计总结 10
谢辞 11
附录 12
参考文献 19
第1章 引言
气压传动系统安全高温震动易燃易爆尘埃强磁辐射等恶劣环境工作气动机械手作机械手种具结构简单重量轻动作迅速稳节污染环境容易实现级调速易实现载保护易实现复杂动作等优点气动机械手广泛应汽车制造业半导体家电行业化肥化工食品药品包装精密仪器军事工业等现代汽车制造工厂生产线尤工艺焊接生产线采气动机械手车身工序移动车身外壳真空吸盘吸起放指定工位夹紧定位点焊机焊头快速接减速软着陆变压控制点焊采种特殊功气动机械手高频率点焊力控准确性完成整工序程高度动化堪称代表性气动机械手应
课题拟开发物料搬运机械手采西门子系列S7200PLC机械手升降左行右行夹紧放松进行控制利编程技术结合相应硬件装置控制机械手完成种动作
第2章 系统总体方案设计
21气动机械手控制求
气动机械手动作示意图图21示气动机械手功工件A点搬运B点控制求：
图21 气动机械手示意图
1气动机械手升降左右移动分双线圈电磁阀实现电磁阀线圈失电时保持原状态必须驱动反线圈反运动
2升降电磁阀线圈分MB2MB1右行左行电磁阀线圈MB3MB4
3机械手夹钳单线圈电磁阀MB5实现线圈通电夹紧断电松开
4机械手夹钳松开夹紧通延时17s实现
5机械手降升右行左行限位行程开关BG1BG2BG3BG4实现
22气动机械手气压传动系统
图22气动机械手气压传动系统图
23系统控制面板操作工作方式
231 操作面板操作
机械手工件A点搬运B点输出Q011时工件夹紧0时松开工作方式选择开关5位置分应5种工作方式操作面板左部6钮式手动钮保证紧急情况（包括PLC发生障时）切断负载电源设置交流接触器QAPLC开始运行时负载电源钮QA线圈电锁QA触点接通外部负载提供交流电源出现紧急情况时紧急停车钮断开负载电源
232 气动机械手工作方式
系统设手动单周期连续单步回原点五种工作方式（图23）
1手动工作方式时I13—I15I20—I22应6钮分独立控制机械手降升右行左行夹紧放松
2回原位工作方式时回原位钮机械手动返回原位
3单步工作方式时初始步开始启动钮系统转换步完成该步务动停止工作停留该步启动钮前走步单步工作方式常系统调试
4单周期工作方式时启动钮I00初始步M103开始机械手序功图规定完成周期工作返回停留初始步
5连续工作方式时启动钮I00机械手序功图规定连续循环工作直停止钮
图23气动机械手控制面板
第3章 PLC控制系统设计
31编程控制器CPU选择
根控制求分析知需17输入5输出选择西门子S7200系列PLC：
1CPU222(8DI6DO x DC24V ) 价格民币182600元扩展模块EM221(16DI x DC24V) 价格民币102200元需民币284800元
2CPU224(14DI10DO x DC24V ) 价格民币269900元扩展模块EM221(8DI x DC24V) 价格民币69800元需民币339700元
3CPU226(24DI16DO x DC24V ) 价格民币485700元
价格方面考虑理应选择CPU222(8DI6DO x DC24V )扩展模块EM221(16DI x DC24V)PLC 次课程设计目掌握PLC控制思想简化绘图终选择CPU226(24DI16DO x DC24V )PLC
32气动机械手IO址分配表
气动机械手IO址分配表表31示：
表31 气动机械手I0址分配表
控制信号
信号名称
元件名称
元件符号
址编码
输入信号
启动
启动钮
SF1
I00
降停止
限位开关
BG1
I01
升停止
限位开关
BG2
I02
右行停止
右限位开关
BG3
I03
左行停止
左限位开关
BG4
I04
回原位操作
回原位开关
I05
停止
停止钮
SF2
I06
手动操作
手动开关
I07
单步操作
单步开关
I10
单周期操作
单周期开关
I11
输入信号
连续操作
连续开关
I12
降
降钮
SF3
I13
升
升钮
SF4
I14
右行
右行钮
SF5
I15
左行
左行钮
SF6
I20
夹紧
夹紧钮
SF7
I21
松开
松开钮
SF8
I22
输出信号
降
降电磁阀
MB1
Q00
夹紧松开
夹松电磁阀
MB5
Q01
升
升电磁阀
MB2
Q02
右行
右行电磁阀
MB3
Q03
左行
左行电磁阀
MB4
Q04
33 PLC外部接线图
PLC外部接线图输入输出设备负载电源类型等设计结合系统控制求设定气动机械手控制外部接线图图31示
图31 CPU226IO接线图
34 气动机械手控制流程图
进行程序设计时首先应明确象具体控制求CPU程序串行扫描工作方式会造成输入输出滞扫描方式引起滞时间长达两扫描周期程序越长种滞越明显控制精度越低实现控制求基础应程序量简洁﹑紧凑方面控制象根生产工艺流程控制求控制时序会发生变化时求程序修改方便简单求程序较柔性
PLC工作原理：接通电源时系统启动开始扫描扫描手动开关执行手动操作手动操作需工序序动作扫描回原点开关执行回原点操作扫描单步开关执行单步操作扫描单周期开关检测否原点执行单周期操作扫描连续操作检测否原点执行连续操作连续操作外操作执行完动重新扫描
图32气动机械手控制流程图
35 程序设计梯形图
程序设计梯形图附录中附图1示语句表附录中附表1示
结
通次课程设计学东西仅知识意外收获
首先通次课程设计PLC更深刻认识工作原理种硬件组成认识例现已熟练掌握循环语句编写语句调定掌握外深刻体会图书馆查找资料重性刚开始没查找参考文献进展慢老师帮助两三关PLC实例编程讲解图书快梯形图写出
次次课程设计中体会团队合作重性薛老师第天分成六组组中学东西感触深家角度考虑问题具体重点样深影响想做事会角度思考
感谢辅导老师——薛老师次课程设计中耐心讲述样避免PLC设计时常见错误时纠正特机械手梯形图薛老师提供宝贵意见
设计总结
两周课程设计快短短两周学东西见程序够运行心甚激动面总结设计程
第天首先课种指令定解包括基逻辑指令定时器计数器序控制指令程序控制指令等接分析书简单程序设计包括定时器计数器应
接图书馆关PLC编程实例分析概三四天时间完成CPU选型初步完成手动控制回原位控制PLC梯形图设计
然概两天单步连续单周期PLC梯形图写出整合块
然星期实验课时候实验室完成程序调试老师指导进行简化
接开始撰写设计说明书中万克明学帮助花三天终完成前办公文档学太东西求设置终达老师求
谢辞
里感谢帮助时帮助利完成次课程设计
首先母校表示感谢非常感谢学校样做PLC课程设计机会次课程设计会毕业找工作时更竞争力
次非常感谢老师指导次课程设计中耐心讲述学常见错误时纠正特机械手梯形图老师提供宝贵意见然短短两周老师里学东西两周学会常PLC语句编程方法PLC类型选择重学会写课程设计说明书等等
非常感谢帮助学特学写课程设计说明书时候予帮助耐心讲解办公文档终利完成说明书撰写
附录
附图1 气动机械手PLC梯形图
附表1 气动机械手PLC语句表
参考文献
[1] 田效伍 电气控制PLC应技术[M] 北京：机械工业出版社2007
[2] 韦瑞录麦艳红 编程控制器原理应[M] 广州：华南理工学出版社2007
[3] 郁汉琪 电气控制编程序控制器应技术[M] 南京：东南学出版社2003
[4] 郭艳萍 电气控制PLC控制技术[M] 北京：北京师范学出版社2007
[5] 杨青洁 PLC应系统设计指南[M] 北京：机械工业出版社2008
[6] 高勤 编程控制器原理应[M] 北京：电子工业出版社2006
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