目录前言 (2)1. 课程设计的任务和要求 (3)1.1 课程设计的任务 (3)1.2 设计要求 (3)1.3课程设计动作要求 (3)2. 总体设计 (4)2.1 PLC选型 (4)2.2 PLC端子分配设计 (5)2.3 控制原理图 (6)3. PLC程序设计 (8)3.1 设计思想 (8)3.2 顺序功能图设计 (8)3.3 PLC梯形图设计 (10)（1）主程序.. (10)（2）公用子程序 (11)（3）手动子程序 (12)（4）自动子程序 (13)（5）回原点程序 (17)4. 程序模拟调试说明 (19)结束语 (23)参考文献 (24)前言机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。
因为，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。
在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。
在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，本课题拟开发物料搬运机械手，采用的德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。
我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。
机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。
单就机电而言，它的发展大体上经历了成组拖动，单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。
所谓成组拖动，就是一台电动机拖动一根天轴，再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械，这种生产方式效率低，劳动条件差，一旦电动机放生故障，将造成成组机械的停车；所谓但电动机的拖动，就是用一台电动机拖动一台生产机械，它虽然较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运动部件较多时，机械传动机构复杂；多电动机拖动，即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动，这种拖动的方式不仅大大的简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件。
1.课程设计的任务和要求1.1课程设计的任务（1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。
1.2设计要求1）画出端子分配图和顺序功能图2）设计并调试PLC控制梯形图3）设计说明书1.2课程设计的动作要求示教机械手控制系统设计1．单循环为：1）从原点开始下降；2）吸工件，延时1秒；3）上升；4）右转；5）下降；6）放下工件，延时1秒；7）上升；8）左转，回原点。
2．要求有四种工作方式：手动、单步、单周期、连续。
3．连续时，循环5次结束，声光间断报警5秒。
2.总体设计2.1 PLC的选型在选择PLC时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统1、PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。
从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。
2、PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。
从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。
整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统;模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。
输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。
3、存储器容量的估算;存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。
为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。
大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O 点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。
4、控制功能的选择;该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。
综上所述，选择CPU型号为216的PLC。
2.2 PLC端子分配图示教机械手的端子分配图如图2.1所示：图2.1 示教机械手端子分配图2.3 控制原理图外部接线图如图2.2所示：图2.2 外部接线图操作面板示意图如图2.3所示：图2.3操作面板示意图3.PLC程序设计3.1 设计思想该机械手能完成手动，单步，单周期，连续工作，在主程序中，SM0.0的常开触点一直闭合，公用程序是无条件执行的。
用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及处理不同工作方式之间的相互转换。
在自动回原点方式下，I2.1为ON，执行“回原点”子程序。
在其他三种工作方式下执行“自动”子程序。
程序的总体思想是启保停的编程方法。
机械手的上升，下降，左行，右行，放松与夹紧，可用5个线圈来控制，机械手的上，下，左，右限位可用传感器或限位开关来控制。
自动：当机械手处于起始位置时，上限位开关和左限位开关开关闭合。
将控制旋钮调到连续，按下启动按钮，关闭上限位左限位，自动程序开始运行，机械手下降，关闭启动按钮。
然后按下下限位开关，机械手开始吸工件并延时1S，延时完后按夹紧到位，机械手上升。
按上限位，机械手右行。
按右限位机械手下降。
按下限位，机械手放工件并延时1S。
延时完后上升，按上限位和左限位，则左行。
完成后计数器加一，并重复上述操作则。
手动：在手动方式下，I2.0为ON，执行“手动程序”子程序。
每按一次启动，执行一步。
3.2 顺序功能图设计回原点顺序功能图如图3.1所示：图3.1 回原点顺序功能图自动程序顺序功能图：图3.2自动程序顺序功能图3.3 PLC梯形图设计（1）主程序：图3.3是主程序SM0.0的常开触点一直闭合，公用程序是无条件执行的。
在手动方式下，I2.0为ON，执行“手动程序”子程序。
I2.1为ON，执行“回原点”子程序。
在其他三种工作方式下执行“自动”子程序。
图3.31 主程序结构（2）图3.32为公用程序，用于处理各种方式都要执行的任务，以处理不同工作方式间的切换。
机械手在原点的条件为，左限位开关I0.4.上限位开关I0.2 的常开触点闭合，表示机械手松开的Q0.4的常闭触点闭合，此时“原点条件”M0.5 为ON 在开始执行用户程序（SM0.1为ON），或者系统处于手动状态或自动回原点状态(I2.0或I2.1为ON)时,初始步对应的M0.0将被置位，为进人单步，单周期和连续工作方式做好准备。
如果此时M0.5 为OF 状态，M0.0 将被复位，初始步为不活动步，无法进入单步，单周期或连续的工作方式工作。
当系统处于手动工作方式时，必须将图3.2中除初始步以外的各步对应的存储器位(M2.0-M2.7)复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。
在非连续方式下，I2.4的常闭触点断开，则启动后表示连续工作状态的标志M0.7 复位。
图3.32 公用程序(3) 手动程序: 图3.33为手动程序,为了保证系统的安全，在手动程序中设置了一些必要的连锁: 1.设置上升和下降之间、左行和右行之间的互锁,以防止功能相反的两个输出同时为ON。
2.用限位开关I0.1-I0.4 限制机械手移动的范围。
3.用上限位开关I0.2 的常开触点与控制左行和右行的Q0.3 和Q0.2的线圈串联，使机械手只有升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时与别的物体碰撞。
图3.33手动程序(4) 自动程序:图3.34为自动程序梯形图单周期、连续和单步这三种工作方式主要是用“连续”标志M0.7 和“转换允许”标志M0.6 来区分的。
1.单步与非单步的区分。
M0.6 的常开触点接在每一个控制代表步的存储器位的启动电路中，它们断开时禁止步的活动状态的转换。
如果系统处于单步工作方式,I2.2 为1状态，它的常闭触点断开，“转换允许”存储器位M0.6 在一般情况下为0 状态，不允许步与步之间的转换。
当某一步的工作结束后，转换条件满足，如果没有按启动按钮I2.6,M0.6 处于0状态,启保停电路的启动电路处于断开状态,不会转换到下一步。
一直要等到按下启动按钮I2.6,M0.6 在I2.6 的上升沿ON一个扫描周期,M0.6 的常开触点接通，系统才会转换到下一步。
系统工作在连续、单周期(非单步)工作方式时，,I2.2 的常闭触点接通，使M0.6 为1状态，串联在各启保停电路的启动电路中的M0.6 的常开触点接通，允许步与步之间的正常转换。
2.单周期与连续的区分：在连续工作方式下,I2.4 为1状态。
在初始步为活动步时按下启动按钮I2.6,M2.0 变为1状态,机械手下降。
与此同时，控制连续工作的MO.7 的线圈“通电”并自锁。
当机械手在步M2.7 返回最左边时,I0.4 为1状态，因为“连续”标志位M0.7 为1状态，转换条件满足，系统将返回步M2.0,反复连续地工作下去。
按下停止按钮I2.7 后,M0.7 变为0 状态,但是机械手不会立即停止工作,在完成当前工作周期的全部操作后,机械手返回最左边，左限位开关I0.4 为1状态,转换条件满足,系统才从步M2.7 返回并停留在初始步。
在单周期工作方式下,M0.7一直处于0状态。
当机械手在最后一步M2.7 返回最左边时，左限位开关I0.4为1的状态，转换条件满足，系统返回并停留在初始步。
图3.34 自动程序梯形图（5）自动回原点程序图：在回原点工作方式下,I2.1为ON。
按下启动I2.6,M1.0 变为ON,机械手上升。
升到上限位开关时,I0.2 为ON,机械手左行，到左限位开关时,I0.4 变为ON,将步M1.1复位，同时将Q0.4复位,机械手松开。
这时原点条件满足，M0.5 为ON,在公用程序中,初始步M0.0被置位，为进入单周期、连续和单步工作方式做好了准备，因此可以认为步M0.0是步M1.1的后续步。
图3.35 自动回原点程序4程序调试模拟调试说明在连续条件下完成一个工作周期：1.按下上限位I0.2和左限位I0.4，开启原点条件。
2.按下连续开关I2.4之后按下启动I2.6。
开始执行Q0.1，机械手下降。
3.关闭I0.2和I0.4，按下下限位I0.1，置位Q0.4机械手夹紧，计时器T37开始计时1S。