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1、PLC课课程设计计专 业业：班 级级：姓 名名：学 号号：设计报告告格式220分设计内容容60分分10分10分总计得分分封面3页面布局局5目录格式式3图表质量量4间距、行行距、字字体6工艺过程程分析8系统控制制要求8I/O分配5设备选型型5电气原理理图系统程序序设计10动手实践践能力10总印象评评分10主电路8控制电路路8外围接线线图820100年066月 目 录录摘要3第一章 PLLC应用用系统设设计基础础知识441.1 PLCC控制系系统设计计的原则则和内容容。41.2 PLCC的选型型41.2.1 性能与与任务相相适应551.2.2 PLCC的处理理速度应应满足时时实控制制的要求求51.
2、2.3 PLCC应用系系统结构构合理、机机型系列列应统一一5第二章 PLCC在大小小球的分分拣系统统中的设设计.6 2.1 系系统的功功能.6 2.2 大大小球分分拣系统统的结构构.6 2.3 II/O编编址及工工作框图图.7 2.4 大大小球分分拣的设设计思想想.8 2.5 机机械手分分拣球控控制系统统的接线线图.9第三章 机械手手分拣大大小球系系统的控控制程序序.110 3.1 机机械手分分拣大小小球控制制的程序序流程图图.100 3.2 机机械手分分拣大小小球控制制程序的的梯形图图.111第四章 总结.117参考文献献.18摘 要机械手的的积极作作用正日日益为人人们所认认识，其其一，它它
3、能部分分地代替替人的劳劳动并能能达到生生产工艺艺的要求求，遵循循一定的的程序、时时间和位位置来完完成工件件的传送送。因为为，它能能大大地地改善工工人的劳劳动条件件，加快快实现工工业生产产机械化化和自动动化的步步伐。因因此，受受到各先先进单位位的重视视并投入入了大量量的人力力物力加加以研究究和应用用。尤其其在高温温、高压压、粉尘尘、噪声声的场合合，应用用得更为为广泛。在在我国，近近代几年年来也有有较快的的发展，并并取得一一定的成成果，受受到各工工业部门门的重视视。在生生产过程程中，经经常要对对流水线线上的产产品进行行分捡，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
4、手的上下、左右以及抓取运动进行控制。用于分捡大小球的机械装置。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。关键词：机械手手、 PPLC、 大小球球第一章 PLLC应用用系统设设计基础础知识PLC应应用系统统设计主主要包括括硬件设设计、软软件设计计、施工工设计和和安装调调试等内内容。本本课程设设计着重重在系统统设计和和程序设设计。1.1 PLCC控制系系统设计计的原则则和内容容。PLC的的选择除除了应满满足技术术指标的的要求外外，还应应着重考考虑产品品的技术术支持与与售后服服务等情情况。最大限度度地满足足被控对对象或产产生过程程的控制制要求。对对于一些些原来用用继电接接触器线
5、线路不易易实现的的要求，使使用PLLC后，将将很容易易实现。在满足控控制要求求前提下下，力求求使控制制简单、经经济、操操作和维维护方便便。对一一些过去去较为繁繁琐的控控制可利利用PLLC的特特点加以以简化，通通过内部部程序化化外部接接线及操操作方式式。保证控制制系统的的安全、可可靠。同同时采取取“软件兼兼施”的办法法。考虑到生生产的发发展和工工艺的改改进，选选择PLLC容量量及I/O点数数时，应应适当留留有裕量量。一个个系统完完成后，往往往会发发现一些些原来没没有考虑虑到的问问题，或或者新提提出的问问题 ，如如果事先先留有裕裕量。则则PLCC系统极极易修改改。同时时对日后后系统工工艺的变变更提
6、供供方便。当当然对于于不同的的用户，要要求的侧侧重点不不同，设设计的原原则也应应有所区区别，如如果以提提高产品品和安全全为目标标，则应应将系统统可靠性性放在设设计的重重点，设设置考虑虑采取冗冗余控制制系统；如果要要求系统统改善信信息管理理，则应应将系统统通信能能力与总总线网络络设计加加以强化化；如果果系统工工艺经常常变更，则则事先充充分考虑虑。1.2 PLCC的选型型 在满足足控制要要求的前前提下，选选型时应应选择最最佳的性性能价格格比，具具体考虑虑以下几几点。1.2.1 性能与与任务相相适应对于开关关量控制制系统的的应用系系统，当当对控制制要求不不高时，可可选用小小型PLLC（如如西门子子公
7、司SS7-2200系系列PLLC或OOMONN公司系系列CPPM1AA/CPPM2AA型PLLC）就就能满足足要求，如如对小型型泵的顺顺序控制制、单台台机械的的自动控控制等。对于以开开关量控控制为主主，带有有部分模模拟量控控制的应应用系统统，如对对工业生生产中常常遇到的的温度、压压力、流流量、液液位等连连续量的的控制，应应选用带带有A/D转换换的模拟拟量输入入模块和和带有DD/A转转换的模模拟量输输出模块块，配接接相应的的传感器器、变送送器和驱驱动装置置，并且且选择运运算功能能较强的的中小型型PLCC，如西西门子公公司的SS7-3300系系列PLLC或OOMROON公司司的COOM/CCQM1
8、1H型PPLC。对于比较较复杂的的中大型型控制系系统，如如闭环控控制、PPID调调节、通通信联信信网4等等，可选选用中大大型PLLC（如如西门子子公司的的S7-4000系列PPLC或或OMRRON公公司的CC2000HE/C2000HGG/C2200HHX、CCV/CCVM11等PLLC）。当当系统的的各个控控制对象象分布在在不同的的地域时时，应根根据各部部分的具具体要求求来选择择PLCC，一组组成一个个分布式式的控制制系统。1.2.2 PLCC的处理理速度应应满足时时实控制制的要求求PLC工工作时，从从输入信信号控制制存在着着滞后现现象，即即输入量量的变化化，一般般要在112个个扫描周周期之
9、后后才能反反映到输输出端，这这对于一一般工业业控制是是允许的的。但有有些设备备的实时时性要求求教高，不不允许有有教大的的滞后时时间。例例如，PPLC的的I/OO点数在在几十到到几千点点范围内内，这时时用户应应用程序序的长短短对系统统的响应应速度会会有较大大的差别别。滞后后时间应应控制在在几十毫毫秒之内内，应小小于普通通继电器器的动作作时间。1.2.3 PLCC应用系系统结构构合理、机机型系列列应统一一PLC的的结构分分为整体体式和模模块式两两种。整整体式结结构把PPLC的的I/OO和CPPU放在在一块电电路板上上，省去去插接环环节，体体积小，每每一I/O点的的平均价价格比模模块式的的便宜，适适
10、用于工工艺过程程比较稳稳定、控控制要求求比较简简单的系系统。模模块式PPLC的的功能扩扩展，II/O点点数的增增减，输输入与输输出点数数的比例例，都比比整体式式灵活。维维修更换换模块、判判断与处处理故障障快方便便，适用用于工艺艺过程变变化教多多、控制制要求复复杂的系系统。在在使用时时，应按按实际具具体情况况进行选选择。 结合合以上几几点，在在设计PPLC机机械手在在大小球球分选系系统中用用的PLLC的选选型为西西门子SS7-2200系系列的可可编程控控制器。第二章 PLCC在大小小球的分分拣系统统中的设设计2.1系系统的功功能机械手分分拣大小小球的控控制功能能要求为为： 11）原位位：机械械手
11、原始始状态为为左上角角原位处处，即上上限开关关LS33及左限限开关LLS1压压合，同同时机械械手处于于放松状状态和球球槽内有有球（接接近开关关PS吸吸合），这这时原位位显示亮亮，表示示准备就就绪。 22）按下下启动按按钮SBB1后，机机械手下下降，经经过2ss后机械械手一定定会碰到到球。如如果同时时碰到下下限开关关LS22，则一一定是小小球；如如果此时时未碰到到下限开开关LSS2，则则一定是是打球。 33）机械械手吸住住球后就就提升，碰碰到上限限开关LLS3后后就右行行。 44）如果果是小球球，则右右行到LLS4处处；如果果是大球球，则右右行到LLS5处处。 55）机械械手下降降，当碰碰到下限
12、限开关LLS2时时，将小小球释放放到小球球容器中中；如果果是大球球，则释释放到大大球容器器中。 66）释放放后机械械手提升升，碰到到上限开开关LSS3后，左左行。 77）左行行至碰到到左限开开关LSS1时停停下来，至至此，一一个工作作循环结结束。2.2大大小球分分拣系统统的结构构机械手分分拣大小小球的工工作示意意图如图图1.11所示。图1.11 机械械手分拣拣大小球球的工作作示意图图2.3 I/OO编址及及工作框框图输入地址址对应的外外部设备备输出地址址对应设备备的操作作I0.00设备的启启动按钮钮Q0.00机械臂上上升I0.11上移限位位开关Q0.11机械臂下下降I0.22下移限位位开关Q0
13、.22机械臂左左行I0.33左移限位位开关Q0.33机械臂右右行I0.44大小球的的选择开开关Q0.44机械臂吸吸球/放放球I0.55小球的选选择开关关定时器定时时间间I0.66大球的限限位开关关T372SI0.77设备的停停止按钮钮T382SI1.00连续运行行按钮I1.11单周期运运行按钮钮I1.22单不运行行按钮I1.33回原点运运行I1.44单步运行行的辅助助按钮2.4 大小球球分拣的的设计思思想1) 当输送机机处于起起始位置置时，上上限位开开关和左左限位开开关被压压下，极极限开关关断开。2) 启动装置置后，捡捡球装置置下行，一一直到极极限开关关闭合。此此时。若若碰到的的是小球球，则压
14、压力传感感器仍为为断开状状态；若若碰到的的是大球球，则压压力传感感器闭合合状态。3) 吸起小球球后，则则捡球装装置向上上行，碰碰到上限限位开关关后，捡捡球装置置向右行行；碰到到右限位位开关（小小球的右右限位开开关）后后，再向向下行，碰碰到下限限位开关关后，将将小球释释放到小小球箱里里，然后后返回到到原位。4) 如果吸起起的是大大球，捡捡球装置置右行碰碰到另一一个右限限位开关关（大球球的右限限位开关关）后，再再向下行行，碰到到下限位位开关后后，将大大球释放放到小球球箱里，然然后返回回到原位位。2.5 机械手手分拣球球控制系系统的接接线图第三章 机械手手分拣大大小球系系统的PPLC程程序3.1 机
15、械手手分捡大大小球控控制程序序流程图图根据要求求，该控控制流程程根据吸吸住的是是（大球球、小球）有有两个分分支，此此处应为为分支点点，且属属于选择择性分支支。分支支在机械械臂下降降之后根根据接近近开光（XX0）的的通断，分分别将球球吸住、上上升、右右行到SSB4 或 SSB5 处处下降，此此处应为为汇合点点。然后后再释放放、上升升、左移移到原点点。 当按按下SMM0.11时，SS0.00得电，如如果转换换条件满满足，SS0.11得电捡捡球装置置下降捡捡球平板板，当下下降的捡捡球平板板碰到下下限开关关SB22时，SS0.22得电，停停止下降降，捡球球装置给给平板处处的电磁磁线圈（KKM）通通电，
16、捡捡球平板板产生电电磁吸力力吸住钢钢球，此此时压力力感应器器I0.4用来来判断是是吸住的的大球还还是小球球，如果果压力感感应器II0.44的输出出断开，说说明吸住住的是小小球，而而如是闭闭合的，则则说明吸吸住的是是大球。当当吸住钢钢球后，SS0.33得电捡捡球平板板上升，碰碰到上限限开关后后开始右右行，II0.55为小球球位限位位开关，II0.66为大球球位限位位开关，在在右行的的过程中中，如果果吸住的的是大球球，S00.6得得电，则则要到碰碰到I00.6才才停止右右行，SS0.77得电，下下降到下下限开关关位置，SS1.00得电，断断电释放放钢球，然然后S11.0得得电上升升到上限限开关位位
17、置停止止上升，SS1.22得电，开开始左行行，碰到到左极限限停止左左行；而而如果是是吸住的的小球，则则在右行行的时候候碰到II0.55就停止止右行，SS0.77得电，下下降到下下限开关关出停止止下行，SS1.00得电，断断电释放放钢球，然然后上升升到上极极限位置置停止上上升，SS1.22得电，开开始左行行，到左左极限停停止左行行，吸球球时间TT37为为2s，释释放球时时间T338也为为2s）当将旋钮钮开关II1.00后，系系统由开开始捡球球到放球球，返回回再次开开始捡球球，如此此循环不不断的进进行捡球球和放球球的过程程，直到到按下停停止按钮钮，系统统才停下下来不工工作。当系统在在连续运运行时，
18、停停止方式式有两种种，一种种是正常常停止：就是按按下停止止按钮后后，系统统要将整整个周期期剩下的的步骤全全部进行行完，然然后回到到原点才才停止工工作。另另外一种种是紧急急停止：就是用用来处理理紧急情情况下来来及时停停止整个个系统工工作的，一一按紧急急停止，系系统立刻刻停止，不不管已经经工作到到什么位位置。3.2 机械手手分拣大大小球控控制程序序的梯形形图第四章 总结短短两个个星期的的课程设设计就要要告一段段落，纵纵观整个个设计过过程，可可以说在在这一过过程中我我的收获获很大，充充分认识识到自己己的薄弱弱环节，通通过理论论分析与与实践的的反复进进行和论论证，许许多问题题都有了了较好的的解决方方案
19、。软件部分分采用各各部分程程序直接接转的方方式，依依次实现现了PLLC流程程图、梯梯形图、指指令表三三种机械械手控制制方式。用用此种方方法编写写程序条条理清晰晰，连贯贯性强，但但若要增增加其它它机械手手控制方方式或进进行扩展展，程序序会变得得相当复复杂而且且容易出出错，出出错后调调试修改改也很困困难。收收进的方方式是将将各部分分程序写写成程序序，方便便调用和和调试。此此种方法法的优点点是程序序编写比比较简单单，不需需要再编编写分支支、汇合合状态移移图的程程序，且且由于本本课对定定时精确确度要求求并不高高，适宜宜采用。若若是在对对定时精精度要求求比较高高的情况况下，应应采用单单片机的的中断功功能
20、进行行硬件定定时。通过此次次设计，了了解了PPLC机机械手在在大小球球分选系系统的工工作原理理，首次次学习了了一些机机械手的的工作原原理及使使用方法法。其中中电路及及软件实实现是此此次设计计的主要要部分。通过这次次综合实实践，我我更加看看清了自自己的不不足之处处。为了了搞好这这次毕业业设计，通通过查阅阅资料以以及在老老师和同同学的帮帮助下，最最终基本本达到了了设计目目的。通通过实践践，巩固固了理论论知识的的学习，提提高了实实际应用用所学知知识的能能力，还还积累了了许多宝宝贵的经经验。特特别是老老师严谨谨冶普的的态度给给我启发发不小。在在这次的的设计实实践过程程中，我我认识到到不管做做什么事事，
21、尤其其是科学学实践，都都需要大大胆假设设，小心心求证。任任何一个个方案都都要经过过详细周周全的论论证后才才能着手手去做，否否则即使使很快做做出来，但但经不起起推敲和和考验。对对于那些些要求能能够扩展展功能的的课题更更是如此此参考文献献1 廖常初初主编.PLLC基础础及应用用. 机械械工业出出版社,200042 简明明维修电电工手册册 机机械工业业出版社社,199933 赵金荣荣主编.可编编程序控控制器原原理及应应用 上海海应用技技术学院院4 易传禄禄主编.可编编程序控控制器应应用指南南上海海科普出出版社5 方承远远主编.工厂厂电气控控制技术术 机械工工业出版版社6 王永华华主编.现代代电气及及可编程程技术 机械械工业出出版社 77 汤汤以范主主编.电电气与可可编程序序控制器器技术 机械械工业出出版社- 23 -