汽车装配厂气动机械手的PLC控制

PLC课程设计

辽 宁 工 业 大 学

题目：汽车装配厂气动机械手的PLC控制

院（系）： 电气工程学院

专业班级：

学 号：

学生姓名：

指导教师： （签字）

起止时间： 2014.6.30~2014.7.11

PLC课程设计

本科生课程设计（论文）

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院 教研室： 自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

I

PLC课程设计

本科生课程设计（论文）

摘 要

在生产中广泛存在着很多不能直接由人手完成的工作，尤其是搬运笨重物体或在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气和放射性等恶劣的环境下工作。针对上述问题，本次课程设计利用PLC技术设计了气动机械手控制系统，来代替人进行正常工作，大大提高生产的机械化水平和劳动生产率，保证产品质量、实现安全生产。

本次课程设计为气动机械手的PLC控制。根据输入端子共有14个端子，输出端子共有6个端子，故此PLC类型选用的是CPU226，CPU226有24个输出端子，16个输出端子。本系统利用4个限位开关进行位置检测，再通过PLC做出相应的控制，按给定的顺序、轨迹和要求实现机械手的升降、左右移动、加紧松开等操作。上升、下降、左移、右移的执行是利用双线圈二位电磁阀推动气缸完成，夹紧和放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，断电执行放松动作。

本系统具有很强的实用性和广泛的应用范围。它操作简单，具有良好的扩展性和可靠性。PLC软件编程简单，易于修改，只要通过修改相应软件程序，就实现更多更强的功能。因此在生产实际中具有很高的实际应用价值。

关键词：机械手；电磁阀；PLC；CPU226

II

PLC课程设计

本科生课程设计（论文）

目 录

第1章 绪论 .......................................................... 1

第2章 设计方案概述 .................................................. 2

2.1 PLC简介 ..................................................... 2

2.2 机械手的简介 ................................................. 2

2.2.1机械手的基本结构 ....................................... 2

2.2.2机械手的分类 ........................................... 3

2.2.3机械手控制系统设计步骤 ................................. 3

2.2.4机械手工作过程 ......................................... 4

2.3 电磁阀的工作原理 ............................................. 5

2.4 限位开关工作原理 ............................................. 6

第3章 硬件设计 ...................................................... 7

3.1 输入输出量统计 ............................................... 7

3.2 PLC 选型 ..................................................... 7

3.3 I/O分配表 ................................................... 8

3.4 机械手的PLC控制 ............................................. 8

3.5 原理接线图 ................................................... 8

第4章 软件设计 ..................................................... 10

4.1 STEP 7 MICRO/WIN32软件介绍 ................................. 10

4.2 软件调试 .................................................... 10

4.2.1 程序的模拟调试 ........................................ 10

4.2.2 程序的现场调试 ........................................ 11

4.3 机械手的功能块图 ............................................ 12

4.4 运行程序-梯形图 ............................................. 13

第5章 课程设计总结 ................................................. 16

参考文献 ............................................................ 17

III

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第1章 绪论

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。它的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。

机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的。

气动机械手是以压缩空气来驱动执行机构运动的机械手。它的结构简单,动作迅速,成本低。在机械加工、装配和热处理等生产过程中被广泛用来搬运工件以及实现自动取料、上料、卸料等操作功能。气动机械手具有气源使用方便、不污染环境、动作灵活迅速、工作安全可靠、操作维修简便以及适于在恶劣环境下工作等特点,因而在冲压加工、注塑、机床下料、仪表及轻工业等行业中有着广阔的应用前景。 随着工业自动化程度的提高,工业现场的很多重体力劳动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,而且还可以大大提高生产效率。

目前，在一些企业中使用的气动机械手，仍然采用继电器-接触器控制系统。其弊端主要表现在：大量的机械触点电弧烧蚀和机械磨损，可靠性降低且寿命短；触点的机械动作频率低且存在抖动现象，控制精度低；接线多而复杂，一旦系统构成后就很难增加或改变功能，因此灵活性和扩展性较差。随着可编程控制器技术(PLC)的发展，其强大的控制能力不仅能完成复杂的继电器控制逻辑，而且能实现模拟量控制，具有可靠性高、抗干扰能力强、易于扩展、易实现工艺联锁和可在线修改等优点，因此在工业自动化领域中起到了举足轻重的作用。基于对工厂控制系统的强抗干扰能力的要求，对气动机械手进行了PLC控制，从根本上解决了上述弊端。

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