信息与电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第一学期）课程名称：可编程控制器应用题目：机械手搬运单元控制专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计周数：两周设计成绩：2011 年12月23日目录一.前言 (2)二.实验目的 (2)三.系统设计 (2)1.控制要求 (2)2.硬件选择 (3)3.输入输出点的地址分配 (4)4.程序设计 (4)4.1程序流程图 (4)4.2内存变量分配表 (4)4.3控制程序 (5)5.与下位机的通讯连接 (7)5.1监控组态界面 (7)5.2监控组态程序清单 (7)四.总结 (12)五.参考文献 (13)机电一体化技术是近十几年来国际上发展最快的高新技术，已渗透到国民经济的各个领域。
采用机电一体化技术就是发挥以微机为核心的微电子技术优势：对于一般机械而言，可使机械结构简化且控制更为灵活、细致；对于采用气动元件作为执行机构的机械设备而言，较之采用继电器接触控制更为可靠、方便，增加了柔性。
微型计算机及以微机为核心的专用控制机的推广应用，采用电子控制的便捷、灵活和可靠等优势与采用气压传动的简单、便捷和安全的优点相互结合，使得电子气动技术应运而生。
电子气动控制技术是机电一体化技术的一个重要组成部分，由于它在工业机器人中的成功应用，使得这项技术的推广具有了良好而广阔的前景。
基于PLC控制气动移置机械手系统正是由此出发点而研制开发的，可以满足《工业机器人》、《气动技术》、《可编程序控制器技术》等课程的教学、实验，应用其具有可编程、二次设计、调试等功能特点，可提高学生的工程素质、创新能力、综合实践及应用能力，满足培养综合性和创新型、高层次、复合型工程技术人员的要求。
二.实验目的利用S7-200系列PLC的各种基本指令进行编写程序，并能熟练掌握PLC编程软件的编程方法和程序调试方法；学会并使用下位机编写程序实现机械手的自动和手动控制，并能利用上位机进行通讯连接实现实时监控。
三.系统设计1.控制要求当工件被送到机械手下方后，机械手将向下运动，然后锁紧夹爪；当工件被夹住后，机械手上升，到达上端后，手臂向右旋转180°。
当到达右侧后夹爪向下并释放工件，然后上升，最后机械手臂向左摆动、复位，并发出信号，将控制权交给下一单元。
技术要求：1. 机械夹爪上下运动2. 机械夹爪锁紧后将有信号产生3.机械手臂左右摆动（180°）4. 只有当机械手臂下降到低端时才能作开合动作5.完成动作后，发出信号给下一单元2.硬件选择从工艺要求中可以看出控制方式为两种，分别完成自动方式（I0.3=0）和手动方式（I0.3=1）的运动，启动/停止按钮I0.0完成启动（I0.0=1）和停止（I0.0=0）功能，复位信号I0.1完成系统的复位，单步按钮I0.2用于控制手动方式的单步控制。
机械手运动的限位开关共有4个，左限位开关I0.6和右限位开关I0.7，高限位开关I1.0、低限位开关I1.1。
机械手锁紧检测信号I1.2（锁紧时I1.2=1，松开时I1.2=0）。
共有9个输入信号。
输出信号有机械手右转驱动信号Q0.0，左转驱动信号Q0.1，下降驱动信号Q0.2，下降机械手夹紧驱动信号Q0.3（夹紧Q0.3=1，放松Q0.3=0）。
共有4个输出信号。
该系统需要输入9点，输出4点。
可选择S7-200系列的CPU224即可满足要求，CPU224作为本控制系统的控制器。
机械手搬运单元控制系统如下图：3.输入输出点的地址分配4.程序设计4.1程序流程图 4.2内存变量分配表 右位起动4 自动/手动I0.3 开关5 左位I0.6 限位开关6 右位I0.7 限位开关7 高位I1.0 限位开关8 低位I1.1 限位开关9 锁紧状态I1.2 传感器10 右移Q0.0 电磁阀11 左移Q0.1 电磁阀12 下降Q0.2 电磁阀13 锁紧Q0.3 电磁阀14 夹紧定时器T101 时基为100msTON定时器15 放松定时器T102 时基为100msTON定时器16 自动方式标志M0.0 Bool17 手动方式标志M0.1 Bool4.3控制程序主程序：子程序：5.与下位机的通讯连接5.1监控组态界面初始状态：机械手位于左侧，高位，放松。
当下方有工件时，机械手开始工作。
两种控制方式：自动和手动。
单步只有在手动时有效。
5.2监控组态程序清单进入程序a1==0;a2==0;a3==0;a4==0;flag1==0;fw.PV=0;qiehuan.pv=0;qd.pv=0;b2=0;b1=290;程序运行周期执行#bv.y=#bv.y+10;a1=a1+5;#bv2.y=#bv2.y+10; #bv3.y=#bv3.y+10; #bv5.x=#bv5.x+10; IF #bv5.x>=113 THEN #bv5.x=113;ENDIFIF #bv.y>=471 THEN #bv.y=471;#bv2.y=526;#bv3.y=526;#bv2.x=#bv2.x+10; #bv3.x=#bv3.x-10; IF #bv2.x>=108 THEN #bv2.x=108;#bv3.x=163;flag1=flag1+1; ENDIFENDIFENDIFIF flag1==1 THEN#bv.y=#bv.y-10;a1=a1-5;#bv2.y=#bv2.y-10; #bv3.y=#bv3.y-10; #bv5.y=#bv5.y-10; IF #bv.y<=146 THEN #bv.y=146;#bv2.y=200;#bv5.y=204;a4=1;flag1=flag1+1; ENDIFENDIFIF flag1==2 THEN#bv.x=#bv.x+10;#bv2.x=#bv2.x+10; #bv3.x=#bv3.x+10; #bv4.x=#bv4.x+10; #bv5.x=#bv5.x+10;b1=b1-10;IF #bv4.x>=420 THEN b1=0;b2=b2+10; ENDIFIF #bv.x>=672 THEN #bv.x=672;#bv2.x=690;#bv3.x=745;#bv4.x=706;#bv5.x=695;b2=290;b1=0;#bv.y=#bv.y+10;a2=a2+5;#bv2.y=#bv2.y+10; #bv3.y=#bv3.y+10; #bv5.y=#bv5.y+10; IF #bv.y>=473 THEN #bv.y=473;#bv3.y=528;#bv5.y=536;flag1=flag1+1; ENDIFENDIFENDIFIF flag1==3 THEN#bv2.x=#bv2.x-10; #bv3.x=#bv3.x+10; IF #bv2.x<=672 THEN #bv2.x=679;#bv3.x=758;#bv.y=#bv.y-10;a2=a2-5;#bv2.y=#bv2.y-10; #bv3.y=#bv3.y-10; IF #bv.y<=350 THEN #bv5.x=#bv5.x+10; IF #bv5.x>=772 THEN #bv5.x=772;a3=1;ENDIFIF #bv.y<=146 THEN #bv.y=146;#bv2.y=200;#bv3.y=200;flag1=flag1+1; ENDIFENDIFENDIFENDIFIF flag1==4 THEN#bv.x=#bv.x-10;#bv2.x=#bv2.x-10; #bv3.x=#bv3.x-10; #bv4.x=#bv4.x-10;b2=b2-10;IF #bv4.x<=420 THEN b1=b1+10;b2=0 ENDIFIF #bv.x<=90 THEN #bv.x=90;#bv2.x=96;#bv3.x=177;#bv4.x=125;b1=290;a3=0;a4=0;#bv5.x=33;#bv5.y=535;flag1=0;qiehuan.pv=1;qd.pv=1;ENDIFENDIFIF fw.PV==1 THENa4=1;#bv.x=90;#bv.y=147;#bv2.x=96;#bv2.y=197;#bv3.x=177;#bv3.y=197;#bv4.x=125;#bv4.y=80;#bv5.x=33;#bv5.y=535;flag1=0;qiehuan.pv=0;qd.pv=0;fw.PV=0;a1=0;a2=0;b1=290;b2=0;IF fw.PV==0 THENa4=0;ENDIFENDIF四.总结与心得五.参考文献[1] 天津大学编写组，工业机械手设计基础，天津科学技术出版社，1980[2]王承义，机械手及其应用，机械工业出版社，1981[3]朱龙根，机械系统设计，机械工业出版社，2004[4]机械工程手册编辑委员会，机械工程手册，补充本（二）机械工业出版社，1981[5]钟肇新、彭侃编译可编程控制器原理及应用第二版广州：华南理大学出版社，2003.5[6]钟肇新，范建东主编. 可编程控制器原理及应用. 第三版. 广州：华南理大学出版社，2003.5[7]求是科技编著PLC应用开发技术与工程实践北京人民邮电出版社，2005.1[8]郝海青. 串联关节式机械手的控制系统分析与设计. 万方数据库硕博士论文，2002。