PLC 课程设计
坐标式机械手的PLC 控制
姓名 ： 天浩地涵 学号 ：
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专业 ： 电气工程及其自动化 成绩
：
指导教师 ：
JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
二O一一年十二月十九日至二十三日
目录
题目 (1)
目录 (2)
第一章绪论 (3)
第二章程序设计与题目要求 (4)
2.1题目 (4)
2.2目的 (4)
2.2控制要求 (4)
第三章控制系统 (5)
3.1系统设计基本步骤 (5)
3.2系统PLC主机I/O接线图 (6)
3.3模拟程序设计要求与监控界面 (6)
第四章设计程序与说明 (7)
4.1开始与停止互锁控制 (7)
4.2手动单步操作程序 (7)
4.3主控显示控制程序 (8)
4.4自动步进控制主程序 (9)
第五章设计总结 (11)
参考文献 (12)
第一章绪论
长期以来，PLC在工业控制领域发挥着巨大的作用，为各行各业的自动化控制设备提供可靠的控制保证。

随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，PLC也在飞速的发展，PLC不断地采用新技术、不断增强系统的开放性，同时可以和各种组态软件很好的结合使用。

所以，PLC将在未来的工业控制领域有着广阔的用武之地。

PLC的主要特点是：从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是自上而下的，连续PID控制等多功能。

PID在中断站中，可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。

也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。

这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行；PLC网格既可作为独立DCS/TD-CS，也可作为DCS/TDCS的子系统，PLC网络主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也乘有闭环控制功能。

PLC的最大特点在于：电气工程师已不再电气的硬件上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到PLC的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。

机械手PLC控制程序设计在工业中起到了很重要的作用。

了解到主要用于搬动或者装卸零件的重复动作，动力来源于液压系统。

在机械手控制选用PLC，其原因安全可靠。

机械手控制分为手动、回原点、单步、单周期、自动五大部分。

各个功能运用转换开关进行切换，切后按照以前步骤继续执行。

通过PLC输出驱动中间继电器，接通电磁阀。

首先运用Microsoft Visio画图软件绘制实际工程电气接线图，以便在程序设计中使用。

定期到实验室运用实验模拟设备，进行编程模拟及其调试。

关键字：工业PLC 机械手电气接线图电磁阀中间继电器
第二章程序设计题目及要求
2.1、题目：
坐标式机械手的PLC控制
2.2、目的：
（1）用PLC实现对机械手手、自动控制。

（2）用PLC设计具有多种操作方式的电控系统的程序结构。

（3）掌握一般控制系统操作方式切换时保持系统状态连续的程序设计思路和方法。

（4）自行设计手动、回原点、单步、单周期和自动五种工作方式下的控制程序。

3.3、控制要求：
（1）动作顺序：机械手从原点位置起始下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限位→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B 处后→上升至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。

（2）上限、A、B下限、左限、右限分别由限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。

（3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。

（4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。

（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关单步运行分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。

（6）要求循环120次后自动停止工作并警铃报警。

（鉴于时间原因本次设计2次）
第三章控制系统
3.1、系统设计基本步骤
机械手设计与调试步骤，如图3-1所示
图 3—1 机械手设计示意图
3.2、系统PLC主机I/O接线图
如图3—2所示
图3—2 PLC主机I/O接线示意图
3.3 模拟程序设计要求与监控界面
如图3—3所示
图3—3 模拟实际操作执行界面
界面说明：此界面是坐标式机械手实际界面，根据不同的设计可以达到不同设计目的。

而此次设计是要求机械手能够把A处物体移动到B处。

第四章设计程序与说明
4.1、开始与停止互锁控制
如图4—1所示。

X0与X26相互所存，分别控制开始与停止。

图4—1 开始与停止
开始与停止按钮控制程序说明:
1、X0为开始按钮，X1为停止按钮；
2、按下开始按钮，M2继电器得电后转到程序步进开始。

4.2、手动单步操作程序
如图4—2所示。

图中分别设置了互锁和限位开关。

图4—2 手动单步控制设计
手动单步控制程序说明：
1、X5物体状态开关，X6为上升开关，X7为左行开关，X10为下降开关；
2、X2与X1分别为左限位和上限位开关；
4.2、主控显示控制程序
图4—3 显示控制程序段
显示控制程序说明：
4.3.1、控制表格及显示说明
面板显示灯辅助继电器PLC对应输出功能指示
HL M10
Y0 原位显示M30
M100
YV1 M11
Y1 下降显示M21
M31
YV2 M12 Y2 夹紧显示
YV3 M13
Y3 上升显示M23
M33
1、如图4—3中程序所示，显示控制还有限位开关的灯也在相应情况下显示
2、接线图参照PLC主机接线示意图
4.4、自动步进控制主程序
4.4.1程序说明：
1、程序才用PLC常用控制指令——步进指令，能够很好的实现机械手的每步循环；
2、程序中开关功能表见表二
开关号名称功能
X0 按钮开关开始启动程序，程序开始执行下降
4.4.2 程序调试
如图4—4所示，在经过多次调试之后，我们设计出了基本符合要求的程序：
1、能够在自动控制的时候，按照要求进行循环作业。

2、在循环到一定周期（2次循环）后，能自动停止作业，并作出警报提示。

3、当机械手停止时不在原位，可以通过手动单步操作使之还原。

第四章设计总结
资料显示该机械手已经在生产实际中运用。

用机械手搬运物体，事情效率会有很大的提高。

经过三天的程序编写，到第四天的程序调试，所有的程序写出来
都不是很简单，最后终于在第六次的在本次程序的设计中还有许多地方显得不足，如卸荷阀在程序中的具体应用没有体现出来。

在电机和安全方面设计的还不够。

自己主要设计机械手动作的逻辑顺序。

程序不够完善。

在经过一学期的PLC课程的学习，我们都曾以为自己熟练地掌握了PLC课程设计的诀窍，但当自己真正的参与其中，真正的自己动手动脑之后，才发觉实际解决一项问题有多么困难。

但在这个过程中，我们所收获的也是更加巨大的。

在用PLC程序解决一个实际的问题当中，我们首先要明确实际问题的要点，确立一个主干，明确运用PLC程序能起什么作用，这个就是PLC程序运行的纲要。

如机械式设计，它的主干就是搬运，将物体从A搬运至B，而所设计的PLC 程序就是控制这个环节，至于机械手是运作时的负荷，电流，材质，这些就是枝节。

然后，在明白确立了要点之后，要将该要点分解，步骤化，具体化，写出控制要求。

而这次机械手设计中，从A搬运至B，不是笼统的说拿起A，移到B 上空，放下，这样的描述毫无意义，而是要将其量化，数据化，经过多少s到达何处，停顿多少s，再如何移动（详见本次设计控制要求）。

在控制要求明确后，再根据所学PLC知识，参照PLC不同程序的用途，选择合适的程序及继电器，进行组合，使之能够符合控制要求。

本次设计中，选用了步进顺控指令，使用了包括M8002初始脉冲辅助继电器、X0等输入继电器、Y0等输出继电器、M0等辅助继电器、C0特殊计数继电器在内的多种继电器进行编辑。

初步编写出程序之后，就进入了调试阶段，根据程序画出I/0接线图，在对应的模拟模块上，连线，输入程序，进行实际模拟测试，在这个过程中，对程序的不足之处进行修改，使之达到预期目标。

在本次设计中，我学会了运用Microsoft Visio画图软件绘制电气接线图和组态王现场监控与模拟控制系统软件。

对电气的操作规范有了深刻的认识。

在程序设计中首先要总体设计程序思路，然后分块设计。

在程序设计中，通过亲自写程序，我更加理解了PLC基本指令的使用方法，也对基本指令的具体运用有了深刻的概念。

经过这一周的课程设计，我对PLC的认识进一步加强，同时加强了自己的动手实际操作能力。

当然本次课程设计是以小组形式开展，在这次设计中也更加认识到了小组团队合作的重要性，在合作中遇到意见不一致时的处理方法，这将为以后的工作有所帮助。

课程寄予，希望以后我们有更多的机会参加课程设计，提高我们的理论联系实际，再到操作，来提高我们运用知识和使用知识的能力。

参考文献
【1】郁汉琪、郭健主编《可编程序控制原理及应用》（第二版）
【2】魏东辉，李文哲华北农业大学《PLC在工业控制中的发展与前景》。