2022年现代电气控制及PLC应用技术课程设计说明书 .pdf

青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书课题名称：机械手臂搬运加工流程控制设计学院：机电工程系专业班级：机电一体化技术093 班学号：20090212085 学生：荣佑平指导老师：陈燕青岛理工大学琴岛学院教务处2011年 03 月 12 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书现代电气控制及PLC应用技术课程设计评阅书题目机械手臂搬运加工流程控制设计学生姓名荣佑平学号20090212083 指导教师评语及成绩指导教师签名：年月日答辩评语及成绩答辩教师签名：年月日教研室意见总成绩：室主任签名：年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书I 摘要（1）机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。（2）在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它以用来组装零部件。(3) 可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。（4）可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。(5 ）宇宙及海洋的开发，军事工程及生物医学方面的研究和试验。（6）机械手电器控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有单周期连续、自动循环和手动控制等操作方式。（7）工作方式的选择可以很方便的操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。（8）当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。（9）机械手需将工件从工作台A 移至工作台 B 上，其动作过程为下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。这些均由电磁阀控制液压系统来驱动完成。（10）此外，机械手在夹送工件工件右行到位后，如果工作台B上的工件尚没有运走，机械手则停止运动，待工作台B上的工件被运走后，机械手才能下降。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书II 目录青岛理工大学琴岛学院 . 1课程设计说明书. 1摘要 . I1 序言 . 1 2 零件的分析. 2 2.1 机械手的设计要求. 2 2.2 机械手的运动原理. 2 3 机械手的程序设计. 2 3.1 机械手的操作方式. 2 3.2 机械手 PLC的输入 / 输出开关分配表. 3 3.3 机械手 PLC控制面板图. 4 3.4 机械手 PLC移动示意图. 5 3.5 机械手 PLC控制接线图. 6 3.6 机械手 PLC自动控制状态流程图. 7 3.7 机械手 PLC控制总梯形图. 8 3.8 机械手 PLC的语句表. 18 3.9 机械手 PLC程序设计说明. 21 3.9 1 机械手 PLC程序设计手动程序与自动程序的切换. 22 3.9 2 机械手 PLC程序设计手动程序. 22 3.9 3 机械手 PLC程序设计自动程序. 22 3.9 4 机械手 PLC程序设计返回原点程序. 244 总结 . . 24 5 参考文献 . 24 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书1 1序言现代电气控制及PLC 应用技术课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。通过课程设计达到以下目的：1、学生在老师的指导之下，综合运用现代电气控制及 PLC应用技术课程及前期所学课程的相关知识和技能，相对独立地设计和调试一个小型 PLC应用系统或继电器控制系统，为即将从事的专业工作奠定基础。2、初步培养编写和整理“设计说明书”的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，提高学生对文献资料的检索和信息的处理能力。就我个人而言， 我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书2 2 零件的分析2.1 机械手的设计要求机械手电器控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有单周期连续、自动循环和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便的操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。机械手需将工件从工作台A移至工作台 B上，其动作过程为下降、上升、右移、再下降、再上升。左移。这些均由电磁阀控制液压系统来驱动完成。此外，机械手在夹送工件工件右行到位后，如果工作台B上的工件尚没有运走，机械手则停止运动，待工作台 B上的工件被运走后，机械手才能下降。2.2 机械手的运动原理机械手将一个工件由A处传送到 B处。其中上升、下降、左移和右移的执行分别用双线圈二位电磁阀推动汽缸的完成。当按下电磁阀通电，就一直保持现有的机械动作。例如：一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈在断电，仍保持现有的下降状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外加紧，放松由单线圈二位电磁阀推动汽缸完成，线圈通电执行加紧动作，线圈断电执行放松动作。设备装有上下左右限位开关。3 机械手的程序设计3.1 机械手的操作方式操作时，机械手分为手动操作方式、回原点操作方式、单步（点动）操作方式、单周期操作方式和自动循环操作方式。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书3 3.2 机械手 PLC 的输入/输出开关分配表输 入 信 号输 出 信 号名称代号输入点编号名称代号输出点编号上限位行程开关ST1 I0.0 上升电磁阀YV1 Q0.0 下限位行程开关ST2 I0.1 下降电磁阀YV2 Q0.1 左限位开关ST3 I0.2 右移YV3 Q0.2 右限位开关ST4 I0.3 左移YV4 Q0.3 下降点动按钮SB1 I0.4 加紧电磁阀YV5 Q0.4 上升点动按钮SB2 I0.5 原点指示灯HL Q0.5 左移点动SB3 I0.6 右移点动SB4 I0.7 手动操作方式选择开关SA1-1 I1.0 回原点操作方式选择开关SA1-2 I1.1 单步( 点动)操作方式选择开关SA1-3 I1.2 单周期操作方式选择开关SA1-4 I1.3 自动循环操作方式选择开关SA1-5 I1.4 回原点启动按钮SB5 I1.5 全自动启动按钮SB6 I1.6 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书4 全自动停止按钮SB7 I1.7 工件检测光电开关ST5 I2.0 夹紧工件点动按钮SB8 I2.1 放松工件点动按钮SB9 I2.2 3.3 机械手 PLC 控制面板图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书5 3.4 机械手 PLC 移动示意图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书6 3.5 机械手 PLC 控制接线图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书7 3.6 机械手 PLC 自动控制状态流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书8 3.7 机械手 PLC 控制总梯形图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书9 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书10 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书11 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书12 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书13 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书14 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书15 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书16 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书17 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书18 3.8 机械手 PLC 的语句表LD I0.2 = Q0.2 A I0.0 LD I0.4 AN Q0.1 AN Q0.2 = M0.5 = Q0.0 LD SM0.1 LD I0.6 O I0.0 A I0.0 O I1.1 AN Q0.3 LPS = Q0.4 A M0.5 LD I0.7 S M0.0 ,1 A I0.0 LPP AN Q0.4 AN M0.5 = Q0.3 R M0.0 ,1 LD I1.6 LD I1.0 A I1.4 R M0.7 ,1 O M0.7 R M3.0 ,8 AN I1.7 LD I2.1 = M0.7 S Q0.1 ,1 LD I1.6 LD I2.2 ON I1.2 R Q0.1 ,1 = M0.6 LD I0.5 LD M3.7 AN Q0.0 A I0.4 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书19 AN M0.7 LD M3.1 A M0.6 A T37 O M0.0 A M0.6 AN M3.0 O M3.2 = M0.0 AN M3.3 LD M3.7 = M3.2 A I0.2 LD M3.2 A M0.0 A I0.0 LD M0.0 A M0.6 A I1.6 O M3.3 AN I1.1 AN M3.4 OLD = M3.3 A M0.6 LD M3.3 O M3.0 A I0.3 AN M3.1 A M0.6 = M3.0 O M3.4 LD M3.0 AN M3.5 A I0.1 AN I0.2 A M0.6 = M3.4 O M3.1 LD M3.4 AN M3.2 A I0.1 = M3.1 A M0.6名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书20 O M3.5 LD M3.1 AN M3.6 S Q0.1 ,1 = M3.5 TON T37 ,+10 LD M3.5 LD M3.5 A T38 R Q0.1 ,1 A M0.6 TON T38 ,+10 O M3.6 LD M1.0 AN M3.7 O M3.2 = M3.6 O M3.6 LD M3.6 AN I0.0 A I0.0 = Q0.2 A M0.6 LD M3.3 O M3.7 AN I0.3 AN M3.0 = Q0.3 AN M0.0 LD M3.7 = M3.7 O M1.1 LD M0.5 AN I0.2 = Q0.5 = Q0.4 LD M3.0 LD I1.1 O M3.4 A I1.5 AN M0.5 O M1.0 = Q0.0 AN M1.1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书21 = M1.0 R Q0.0 ,1 R Q0.1 ,1 LD M1.0 A I0.0 O M1.1 AN I0.2 = M1.1 R Q0.3 ,1 3.9 机械手 PLC 程序设计说明控制系统设有手动、单周期、单步、连续和回原点5 种工作方式。机械手在最上面和最左边且松开时称为系统处于原点状态（或称初始状态）。左限位开关 I0.2 、 上限位开关 I0.0 的常开触点和表示机械手松开的Q0.1 的常闭触点的串联电路接通时，“原点条件”存储器位M0.5接通变为 ON ，并接通 Q0.5，原点指示灯亮。如果选择的是单周期工作方式，按下启动按钮I1.6 后，从初始步 M0.0 开始，机械手按状态流程图的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。如果选择连续工作方式，在初始状态下启动按钮I1.6后，机械手从初始步开始，一个周期一个周期的反复连续工作。当按下停止按钮I1.7 后，系统并不马上停止工作，而是完成最后一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。如果选择的是单步工作方式，从初始步开始，按下启动按钮，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。在选择单周期、连续和单步工作方式之前，系统应处于原点状态。如果不满足这一条件，则可选择回原点工作方式， 然后按原点启动按钮I1.5 ，使系统自动地返回原点状态。在原点状态，状态流程图中的初始步M0.0 为 ON ，为进入单周期、连续和单步工作名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书22 方式做好准备。3.91 机械手 PLC 程序设计手动程序与自动程序的切换在梯形图中，第1 逻辑行至第 3 逻辑行为手动程序与自动程序的切换程序。接通可编程控制器的电源时，若机械手处于原电状态，M0.5接通，SM0.1接通扫描周期，M0.0被置位，为进入单步、单周期和连续工作方式做好了准备。此时，系统进入自动工作方式。若在梯形图中，如果第一逻辑行中的M0.0 未被置位，也就是说，机械手未处于原点状态，此时系统不能在单步、单周期和连续工作方式下工作，系统为手动工作方式。3.92 机械手 PLC 程序设计手动程序在梯形图中，第4 逻辑行至第 9 逻辑行为手动控制程序。将转换开关 SA1扳至单步（点动）方式。 I1.2 在第 11 逻辑行中的常闭触点断开，系统执行手动程序，当按下加紧工作点动按钮SB8时，I2.1的常开触点闭合， Q0.1 被复位，机械手处于加紧状态；当按下放松工作点动按钮SB9时，I2.2 的常开触点闭合，Q0.1 被复位，机械手处于放松状态；当按下上升点动按钮SB2时，I0.5的常开触点闭合，Q0.2 接通，机械手处于上升状态；当按下下降点动按钮SB1时，I0.4的常开触点闭合， Q0.0 接通，机械手处于下降状态；当按下左移点动按钮SB3时，I0.6的常开触点闭合， Q0.4 接通，机械手处于左移状态；当按下右移点动按钮SB4时，I0.5的常开触点闭合， Q0.3 接通，机械手处于右移状态。3.93 机械手 PLC 程序设计自动程序在梯形图中，第10 逻辑行至第 20 逻辑行为不包括自动返回原点的自动控制程序。当把选择开关扳至自动位置时， I1.4 的常开触点闭合， 此时系统进入不包括自动返回原点的自动控制程序。在第 10 逻辑行中，按下启动按钮I1.6 时，M0.7 接通并自锁，且第11 逻辑行中的M0.6 也接通，使得 M0.6在第 12 逻辑行至第 20 逻辑行中的常开触点闭合，允许转换为自动工作方式。若系统处于原点状态，接通电源则M0.0接通。单周期工作方式，将转换开关SA1扳至单周期操作方式， I1.2 在第 11 逻辑行中的常闭触点闭合， I1.1 在第 13逻辑行中的常闭触点闭合。按下启动按钮SB6 ，I1.6 的常名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书23 开触点闭合，第 13 逻辑行中的 M3.0接通并自锁，使得在第22 逻辑行中的 Q0.0 接通，系统进入下降状态。当下降到位后，撞击行程开关ST2 ，I0.1 的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第14 逻辑行中的 M3.1 的线圈接通， 同时第 13 逻辑行中的 M3.0 的线圈断开。第 23 逻辑行中的 Q0.1 被置位，系统进入加紧状态，计时器T37开始计时。经过 1S的计时后，计时器 T37动作，在第 15 逻辑行中的常开触点闭合， 使得 M3.2的线圈接通，同时第14逻辑行中的 M3.1的线圈断开，第 25 逻辑行中的 Q0.2 的线圈接通，系统进入上升状态。当上升到位后，撞击行程开关ST1 ，I0.0 的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第16 逻辑行中的 M33的线圈接通，同时第15逻辑行中的 M3.2 的线圈断开。第 26 逻辑行中的 Q0.3 的线圈接通，系统进入右行状态。当右行到位后，撞击行程开关ST4 ，I0.3 的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第17 逻辑行中的 M3.4 的线圈接通， 同时第 16 逻辑行中的 M3.3 的线圈断开。第 22 逻辑行中的 Q0.0 的线圈接通，系统进入下降状态。当下降到位后，撞击行程开关ST2 ，I0.1 的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第18 逻辑行中的 M3.5 的线圈接通， 同时第 17 逻辑行中 M3.4 的线圈断开。 第 24 逻辑行中的 Q0.1 的线圈复位，系统进入松开状态，计时器T38开始计时。经过 1S的计时后，计时器 T38动作，在第 19 逻辑行中的常开触点闭合， 使得 M3.6的线圈接通，同时第18逻辑行中的 M3.5的线圈断开。第 25 逻辑行中的 Q0.2 的线圈接通系统进入上升状态。当上升到位后，撞击行程开关ST1 ，I0.0 的常开触点闭合，常闭触点断开，使得第20 逻辑行中的 M3.7 的线圈接通， 同时第 19 逻辑行中的 M3.6 的线圈断开。第 27 逻辑行中的 Q0.4 的线圈接通，系统进入左行状态。当左行到位后，撞击行程开关ST3 ，I0.2的常开触点闭合，常闭触点断开，Q0.0的线圈断开。由于系统处于单周期方式工作状态，而第13 逻辑行中的 M0.7 处于断开状态，因此，系统停止左行，并进入原点状态。全自动工作方式：将转换开关SA1扳至全自动工作方式，按下启动按钮SB6 ，在第10 逻辑行中， I1.4 和 I1.6 的常开触点闭合， M0.7 接通。若系统处于原点状态，则系统按下列过程循环进行：下降加紧上升右行下降放松上升左行下降。其自动的过程与单周期工作相同，只不过在左行到位时， 撞击行程开关 ST3 ，第 13 逻辑行中的 I0.2 的常开触点闭合，由于是全自动工作方式，M0.7 的常开触点闭合，因此，系统又进入下降状态。整个系统周而复始的工作，直至按下停止按钮。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 28 页 - - - - - - - - - 现代电气控制及PLC 应用技术课程设计说明书24 3.94 机械手 PLC 程序设计返回原点程序在初始状态下，若系统不在原点时，则需要将系统返回原点，在梯形图中，第28逻辑行和第 29逻辑行为返回原点程序。将转换开关 SA1扳至回原点操作方式，第28 逻辑行中的 I1.1 的常开触点闭合，按下回原点启动按钮SB5 ，M1.0 接通，第 25 逻辑行中的 Q0.2 线圈接通，系统进入上升状态；上升到位后，撞击行程开关ST1 ，Q0.2线圈断开，第 29逻辑行中的 M1.1接通，使得第 27 逻辑行中的 Q0.4 接通，系统进入左行状态，左行到位后，撞击行程开关ST3 ，I0.2 的常闭触点断开， Q0.4 线圈断开，系统进入原点状态。4 总结为期两周的现代电气控制及PLC应用技术课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组同学在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为现代电气控制及PLC应用技术课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，相对独立地设计和调试一个小型PLC应用系统或继电器控制系统， 为即将从事的专业工作奠定基础。本次课程设计主要经历了两个阶段： 第一阶段是编写 PLC程序， 第二阶段是调试 PLC应用系统。通过此次设计，学会使用手册、查询相关资料等，提高学生对文献资料的检索和信息的处理能力。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！5 参考文献书名出处作者现代电气控制及PLC应用技术北京航天航空大学出版社王永华名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 28 页 - - - - - - - - -