S7-200 PLC和SmartLine触摸屏机械手控制系统设计.docx

设计说明书设计题目：机械手的PLC控制所属学院：指导老师：_职称：学生姓名：班级学号:专业：202X年7月12日目录1绪论32设计要求53硬件设计63. 1PLC选择63.2主电路图63. 3控制电路图73.4 I/O分配表83.5 PLC输入和输出接线图94软件设计114. 1PLC内部使用地址114.4 梯形图设计124.5 语句表程序255触摸屏画面设计325. 1新建项目325.4 通信设定325.5 组态变量的建立335.4建立画面346调试376.1程序调试376.2触摸屏调试42结论47参考文献481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，IS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IS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2T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，可以满足本控制系统的使用要求，故选择S7-226PLCo3.2主电路图主电路如图3-1所示LlLE图3-1主电路图外部3相380V交流电源经LI,L2,L3,N供设备使用。QFl是总的断路器，起到通断整台设备电源作用。FUl是总的熔断器，起到短路过流保护作用。Ml是升降电机，驱动机械手上升和下降。QF2是升降电机回路断路器，可以通断升降电机电源。FU2是升降电机回路熔断器。KMl是上升启动接触器，KM2是下降启动接触器。FRl是升降电机过载保护热继电器，防止电机长时间过载运行烧毁电机作用。同样的，M2是左右移动电机，驱动机械手左移动和右移动。QF3是左右移动电机回路断路器，可以通断左右移动电机电源。FU3是左右移动电机回路熔断器。KM3是左移动启动接触器，KM4是右移动启动接触器。FR2是左右移动电机过载保护热继电器，防止电机长时间过载运行烧毁电机作用。3.3控制电路图控制电路如图3-2所示。图3-2控制电路图外部220V交流电源经LI,N供控制电路使用。QF4是控制电路回路断路器，可以通断控制电路电源。FU4是控制电路回路熔断器，起到短路过流保护作用。Al是直流开关电源，将交流220V变成24V直流电源，供PLC的输入和输出电路使用。KMl是上升启动接触器，KAl是上升启动中间继电器，PLC通过控制KAl线圈得电，KAl常开触点闭合，接触器KMl线圈得电，KMl常开主触点闭合，启动升降电机上升。同样的，KM2是下降启动接触器，KA2是下降启动中间继电器，PLC通过控制KA2线圈得电，KA2常开触点闭合，接触器KM2线圈得电，KM2常开主触点闭合,启动升降电机下降。同样的，KM3是左移动启动接触器，KA3是左移动启动中间继电器，PLC通过控制KA3线圈得电，KA3常开触点闭合，接触器KM3线圈得电，KM3常开主触点闭合，启动左右移动电机执行左移动。同样的，KM4是右移动启动接触器，KA4是右移动启动中间继电器，PLC通过控制KA4线圈得电，KA4常开触点闭合，接触器KM4线圈得电，KM4常开主触点闭合，启动左右移动电机执行右移动。3.4 I/O分配表IO地址如表3-1,3-2所示表3-1PLC输入分配表名称PLC内部地址外部编号上升限位开关10.0SQl下降限位开关10.1SQ2左移限位开关10.2SQ3右移限位开关10.3SQ4启动按钮10.4SBl停止按钮10.5SB2手动模式选择开关10.6SAl-I单步模式选择开关10.7SA1-2单周期模式选择开关11.0SA1-3连续模式选择开关11.1SA1-4自动同原点模式选择开关11.2SA1-5手动上升11.3SB3手动下降11.4SB4手动左移动11.5SB5手动右移动11.6SB6手动抓取11.7SB7手动释放12.0SB8表3-2PLC输出分配表名称PLC内部地外部编号PLC内部地外部编号址夹紧放松中间继电器QO.OKAl上升启动中间继电器Q0.1KA2下降启动中间继电器Q0.2KA3左移动中间继电器Q0.3KA4右移启动中间继电器Q0.4KA5手动模式指示灯Q0.5HLl单步模式指示灯Q0.6HL2单周期模式指示灯Q0.7HL3连续模式指示灯Ql.0HL4自动同原点模式指示灯Ql.1HL5运行指示灯Ql.2HL63.5 PLC输入和输出接线图PLC输入和输出接线图如图3-3所示。图3-3PLC数字输入输出接线图4软件设计本章主要从系统设计结构和硬件设计的角度，介绍该项目的PLC控制系统的设计步骤、PLC的硬件配置、外部电路设计以及PLC控制器的设计参数的整定。4.1PLC内部使用地址表4-1内部使用地址表名称PLC内部地址单步模式下一步标志MO.0手动启动上位机M0.4手动停止上位机M0.5手动模式选择上位机M0.6单步模式选择上位机M0.7单周期模式选择上位Ml.0连续模式选择上位机Ml.1自动回原点模式上位机Ml.2手动上升上位机Ml.3手动下降上位机Ml.4手动左移上位机Ml.5手动右移上位机Ml.6手动抓取上位机Ml.7手动释放上位机M2.0A端下降M10.0A端夹紧M10.1A端上升M10.2右移到B端M10.3B端下降M10.4B端松开M10.5B端上升M10.6左移动到A端M10.7夹紧定时T37释放定时T384. 2梯形图设计网络1自动运行指示启动:10.4单周期模式选前1:11.0手动停止上位机:M0.5停止:10.5运行指示:QL2TI_2_|h-1/|（）运行指示:QL2连续模式选择11.1手动启动上位机:M0.4单周期模式选筋I：MLO连续模式选择徒:MLl符号地址注释单周期模式选择开关11.0SA1-3单周期模式选择上位Ml.0连续模式选择开关11.1SA1-4连续模式选择上位机Ml.1启动10.4SBl手动启动上位机MO.4手动停止上位机M0.5停止10.5SB2运行指示Ql.2HL6网络2自动启动，无动作步骤，执行A端下降运行指示:QL2MBlOA端下降:M10.0III-OI(s、IIrbIkS)01符号地址注释A端下降M10.0运行指示Ql.2HL6网络3下降到位执行夹紧运行指示:QL2下降到位检测：10.1A端下降:Mlo.0A端夹紧:MlO.1符号地址A端夹紧M10.1A端下降M10.0单步模式下一步标志MO.0下降到位检测10.1运行指示QL2注释SQ2HL6网络4夹紧时间A端夹紧:Mlo.1运行指示:QL2符号地址注释A端夹紧M10.1夹紧定时T37运行指示Ql.2HL6网络5夹紧时间到，执行左端上升INTONPT100ms夹紧定时:T37注释符号地址A端夹紧M10.1A端上升M10.2单步模式下一步标志MO.0夹紧定时T37HL6运行指示Ql.2网络6左端上升到位，执行右移动上升到位检测：I0.O运行指示:QL2A端上升:MlO.2右移到B端:MlO.3注释SQlHL6符号地址A端上升M10.2单步模式下一步标志MO.0上升到位检测10.0右移到B端M1