机 电 工 程 系

PLC 课 程 设 计 报 告

题目:   基于PLC控制的机械手

                __________________________________________________________

               

专    业：机电一体化    

班    级：10机电 2班           

学    号：  

姓    名：    

指导老师：   

答辩日期：20##年  月  日

一、            课程设计的目的

1、  对所学的PLC知识的综合应用

2、  提高自学能力

3、  提高PLC控制系统的安装与调试能力

4、  提高PLC程序的设计能力，特别是对步进顺序控制编程方法的应用

5、  提高了PLC外部接线能力

二、            课程设的任务

图（1）

如图（1）的机械手所示，它的工作任务是将B运输带上的工件搬运到A运输带上。该机械手主要由能提供上下与左旋右旋的运动机构组成，工作过程如下：

1、  机械手位于初始位置（压合上限位和左旋限位）时，按下启动按钮SB，当物体检测H6发出信号时，机械手开始夹工件，夹紧电磁阀得电

2、  当H4被压合时，工件被夹紧，右旋电磁阀得电，机械手抓紧工件右旋，直至压合右旋限位H5。

3、  机械手下降，下降电磁阀得电，机械手下降直至压合H3。

4、  夹紧电磁阀失电，放松电磁阀得电，放工件到A运输带上，1S后认定已经放松

5、  上升电磁阀得电，机械手上升，直至压合H1。

6、  机械手向左旋，左旋电磁阀得电，机械手左旋直至压合H2，机械手回到原点，完成一个循环。

设计要求：

合理利用PLC硬件和软件的资源相结合，合理布置输入和输出端口，合理应用PLC的各种指令，使程序简单易懂便于维修，且能够完成PLC的控制要求。

控制要求：

机械手能够循环进行工作，且机械手必须在原位时才可以停车，并有断电保持的功能，以免工作过程中有意外的事故发生。

三、            对所设计的任务进行分析

1、             用PLC来实现该机械手的控制的优缺点

PLC是存储控制的一种装置，其控制功能是通过存放在存储其内的程序来实现的，若需要对控制要求做修改的话，只需改变内部的程序便可，使硬件软件化，因此它在工业控制中的地位越来越高，它具有以下特点：

可靠性高，编程简单易学，通用性强，使用方便，系统设计周期短，对生产改变适应性强，安装简单，调试方便，适应工业环境。

分析机械手的工作过程和控制要求，该工作过程可以方程若干个工作步，且各步个所需完成的功能和转换条件都非常的清晰明确，因此我们可以利用PLC步进顺序控制的方法来完成编程，且要完成断电保持的功能可以用KEEP指令来实现，即使在停电时也可以存储之前的状态，把WR区域做为中间继电器使用。

因此可以用PLC来实现机械手的控制。

2、             PLC的选型

PLC的选型与其输入，输出端子有关，开关量输出单元通常有继电器输出单元，晶体管输出单元，以及晶闸管输出单元，其各自特点如下：

A、继电器输出单元为有触点输出主式，适用于低频大功率直流或交流负荷

B、晶体管输出单元为无触点输出方式，适用于高频小功率流直流负荷。

C、晶闸管输出单元为无触点输出方式，适用于高速大功率交流负荷。

基于机械手的控制要求，继电器型是不能实现的，由于设计要求不高，控制系统比较简单，对输入与输出的端子要求不用那么多，且考虑到学校的提供的设备，因此使用OMROM_CP1H  PLC即可实现，即经济右可以合理利用学校提供的设备。

                    I/O分配表及外部接线图

A、              I/O分配表：

B、            外部接线图

四、            程序设计及程序说明

4.1、启动与停止模块的分析

根据I/O口的分配，系统启动的按钮为0.00，当按下0.00时，W0.00得电，通过使IL与ILC自锁让整个系统进行工作，当机械手在原位且无夹物体时，按下停止按钮0.07，W0.00失电，IL与ILC互锁，控制系统便可停止工作。程序如图三（3）所示，IL与ILC的程序如图（4）所示。

                         图（3）

                         图（4）

4.2、复位模块的分析

当机械手在工作时，突然断电，此时若机械手刚好有夹住东西在作业便会造成危险，因此我们变设计了复位的功能，让机械手在断电时还能夹住东西，不造成危险，在机械手的主要工作过程的系统中，在本设计中用IL与ILC进行自锁使其工作，因此我们用KEEP在IL与ILC互锁时仍不断电的特性来使物体在断电后仍夹住，当在上电时对电路进行复位，让机械手再继续执行没完成的工作。在本设计中，在断电后先按复位键2.08，使W0.05得电，因为在断电前，以使用KEEP在每一个步骤执行时都立即保持，复位后，机械手即可按刚才没执行完的继续往下执行，复位程序程序如图（5）所示。

     （复位按键）

（右旋保持、下降保持）

（放物体保持）

（上升，左旋保持）

  （夹紧物体的保持）

                           图（5）

4.3、利用限位开关使机械手完成各个动作的控制分析

        在本设计中，机械手的执行步骤是按顺序一步一步按照要求往下执行的，每步都是用限位开关来控制的，执行完一个循环完后再继续下一个循环。按照该设计的特点，在编写程序时采用按顺序控制的设计方法，按照动作的先后顺序进行控制。这样程序结构清晰，可读性好，对于日后在程序上的修改比较方便。本设计的机械手必须在原始位置等待启动，既上限位和左限位的限位开关的必须压住。在启动后，发出检测物体的信号（用2..06控制），机械手开始夹物体，等到加紧限位压住后（用2.04控制），机械手开始右旋，左旋限位放开（用2.02控制），到达右旋限位（用2.05控制）后就下降到达下降限位，上限位放开（用2.01控制），放下物体，带20S后再上升，到达上限位（用2.01控制）后左旋，到达左旋限位后就停下来，即回到原点，等待下一次的执行命令。在执行完上一个步骤完后用下一个步骤来停止上一个步骤。程序设计如图（6）所示。

                                                        图（6）

4.4输出模块的程序设计与分析

   每一个步骤在执行时都用与一个辅助继电器连接，最后再送到电磁阀来控制机械手的执行步骤，对与夹紧电磁阀在得电后要自锁住，放开电磁阀也是一样要自锁。程序设计如图（7）所示。

                                                      图（7）

五、            触摸屏的设计

在本设计程序完成的基础上，还要实现用触摸屏来模拟机械手的执行过程。本课程设计采用的是威仑通软件MT500，其中机械手的原图与限位开关，指示灯都是通过新建图库完成的。对于限位开关在设计的过程中采用的是切换开关，且采用的都是位状态的切换开关，实现限位开关的压下与放开两种状态。开始、停止、复位、检测物体都用复归型开关。画完后的图形如图（8）所示

         图（8）

六、            课程设计的心得体会

PLC 是一种专用于工业控制的可编程逻辑控制器，需要硬件与软件的结合，在硬件方面主要通过I/O通道与工业系统连成一个整体，在软件方面在本设计中主要是用OMRONA—CP1H软件编写，实现所要达到的功能。

通过这次的课程设计，我们学会了完成一个设计所需要的步骤。首先必须的对整个设计任务做一个整体的分析，决定采用的编程方法，再对该设计所要用到的I/O口做分配，以免因为I/O口的重复而对设计造成干扰。因为在本设计中在完成机械手的一系列动作时，用到很多辅助继电器，若重复使用就会造成机械手误动作，使机械手在工作过程中造成危险。其次在完成设计任务后我们还要完善设计，即考虑所用到的指令在编写的程序里是否可行，是否会发生冲突。本设计在完成机械手基本动作外，还要考虑因为突然断电对机械手的影响。通过使用KEEP指令保持继电器时，即使停电时也能储存之前的状态，且IL与ILC 的互锁不会对KEEP产生影响。这样即使在系统突然断电后，在上电时按下复位按钮机械手即可继续完成没完成的动作。最后是在做触摸屏时要考虑所用按钮的性质，开关，复位的按钮要用复归型按钮，限位开关则用切换型开关，且触摸屏要尽量模拟现实状态。

通过本课程设计，使我们对PLC又有了进一步的理解与掌握，把我们所学的知识应用到实际中，提高了PLC控制系统的安装与调试能力，有自学了触摸屏提高了自学能力，增加了我们的知识面。编程需要有紧密的逻辑思维，在这课程设计中，也提高了我们考虑问题的周密性和逻辑紧密性。

第二篇：PLC机械手毕业设计(论文)开题报告

洛阳理工学院

毕业设计（论文）开题报告