南通職業大學2008屆畢業設計-1-目錄第一章概要.21.1本課題的意義.21.2本文的主要工作.21.3選擇設計方案.3第二章PLC的概述.42.1PLC的基本知識.42.2西門子S7-200的編程語言.72.3PLC的應用與前景.8第三章PLC控制程序的設計.113.1各電器設備的制方式及控制要求.113.2電器元件設備的選擇123.3控制系統的硬件設計.153.4控制系統的軟件設計.18第四章設計小結.29第五章謝辭.30參考文獻.31南通職業大學2008屆畢業設計-2-第一章概要1.1本課題的意義機械手是近代自動控制領域中出現的一項新技術，并已成為現代科技的一個重要組成部分。汽車業的快速發展，車外型愈求美觀流線，并由于汽車外板件要求完美無塵的沖壓生產線也向高速化、高品質、自動化、柔性化方向發展。傳統沖壓生產過程中的手工操作、人工送料的生產方式已無法滿足該行業的需要。機械手的積極作用正日益為人們所認識，其一，它能部分地代替人的勞動并能達到生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送。因此，它能大大地改善工人的勞動條件，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。因此，受到各先進單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也有較快的發展，并取得一定的成果，受到各工業部門的重視。1.2本文主要做的工作1.問題提出在工業生產和其他領域內，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危機生命。機械手就在這樣誕生了。機械手的設計與操作也顯得日益重要。2.系統設計的主要內容（1）擬定控制系統設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來確定，它是整個設計的依據；（2）選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執行機構；（3）選定PLC的型號；（4）編制PLC的輸入/輸出分配表或繪制輸入/輸出端子接線圖；（5）根據系統設計的要求編寫軟件規格說明書，然后再用相應的編程語言（常用梯形圖）進行程序設計；3.課題分析機械手是一種能模擬人的手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡及其它要求，實現抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置；本設計中的機械手采用關節式結構。各動作由氣壓驅動，并由電磁閥控制。動作順序及各動作時間的間隔采用按時間原則。機械手需要將工件從工作臺甲移送至工作臺乙上，其動作過程為下降，上升，右移，再下降，再上升，左移。這些動作均由電磁閥控制液壓系統來驅動完成此外，機械手在夾送工件右行到位后，如果工作臺乙上的工件尚未移走，機械手則停止運動，待工作臺乙上的工件被運走后，機械手才能下降。限為位開關SQ0.0,SQ0.1,SQ0.2,SQ0.3分別對機械手的上升,下降,左轉,右轉進行限位,并給出了動作到位的信號。而夾緊,放松動作的轉換則由時間繼電器控制。另外還有光電開關ST5來檢測工件是否移走.為下一個工作準備。南通職業大學2008屆畢業設計-3-1.3選擇設計方案目前機械手的控制有兩種方式，一單片機，二PLC.在機械手設計中相對PLC有以下優點：可編程控制器（）由于其具有的高可靠性、編程方便、易于使用和修改，易于擴展和維護，環境要求低、體積小巧，安裝調試方便，在工業控制中有著廣泛的應用。SIMATICS7-200系列PLC是西門子公司生產的具有高性價比的小型可編程序控制器，由于它具有結構小巧、可靠性高、運行速度快等特點，在許多行業中得到了廣泛的應用。S7-200已有兩代產品：第一代CPU模塊為CPU21X，配有4種類型主機，它們的CPU是CPU212、214、215、216；第二代CPU模塊為CPU22X，也有4種類型主機，它們的CPU是CPU221、222、224、226,不同類型的CPU具有不同的技術特征。S7-200PLC的最大優點在于其靈活性及多功能性。靈活性是指其結構配置靈活，可根據控制任務配置大小、功能不同的擴展系統，使其使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的中小控制系統，應用領域廣泛；多功能性一方面指它使用STEP7Micro/Win32，提供不同的編程語言和豐富的指令集，可以充分利用這些指令編寫解決復雜任務的程序，另一方面它具有豐富的通信功能，使用戶很容易地進行組網，其通信和實時性方面的優點，使它成為解決復雜自動化方案的理想控制設備。也可選擇基于PIC16F877單片機的機械手控制系統的設計主要實現的是機械手控制系統在PIC單片機中的實現問題.并從機械部分的工作原理,硬件接口的設計以及軟件部分方面進行了設計的構想。但在機械手的設計中單片機有一些缺點1.電路設計中，由于單片機系統的自保護能力差，因而需要配置較多的保護電路，以避免系統的崩潰。2.機技術的發展，雖然可以實現單片機的在線編程，但是這遠遠滿足不了機械手殊的系統對程序的增減、修改及運行中的監視等靈活性的要求。這些不靈活方便的話，會導致現場調試與維護變得很麻煩。3.體技術、微電子技術的發展，使得單片機系統的抗干擾能力得到了很大的提高，但是還是很難滿足一些特殊場合，尤其是惡劣的環境下的抗干擾要求。4.PLC技術的發展，應用PLC就能很好的解決單片機系統摧折的問題。基于PLC的控制系統安全、可靠、使用與維護方便。綜上所述本設計中采用PLC設計。南通職業大學2008屆畢業設計-4-第二章PLC的概述2.1PLC基本知識在自動化控制領域，PLC是一種重要的控制設備。目前，世界上有200多廠家生產300多品種PLC產品，應用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業。為了使各位初學者更方便地了解PLC，本文對PLC的發展、基本結構、配置、應用等基本知識作一簡介，以期對各位網友有所幫助。一、PLC的發展歷程在工業生產過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱ProgrammableController（PC）。個人計算機（簡稱PC）發展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController（PLC），現在，仍常常將PLC簡稱PC。PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。PLC于60年代末期在美國首先出現，目的是用來取代繼電器，執行邏輯、計時、計數等順序控制功能，建立柔性程序控制系統。1976年正式命名，并給予定義：PLC是一種數字控制專用電子計算機，它使用了可編程序存儲器儲存指令，執行諸如邏輯、順序、計時、計數與演算等功能，并通過模擬和數字輸入、輸出等組件，控制各種機械或工作程序。經過30多年的發展，PLC已十分成熟與完善，并開發了模擬量閉環控制功能。PLC在FCS系統中的地位似乎已被確定并無多少爭論。PLC作為一個站掛在高速總線上。充分發揮PLC在處理開關量方面的優勢。另外，火力發電廠輔助車間，例如補給水處理車間、循環水車間、除灰除渣車間、輸煤車間等，在這些車間的工藝過程多以順序控制為主。PLC對于順序控制有其獨特的優勢。編者以為，輔助車間的控制系統應以遵循現場總線通訊協議的PLC或能與FCS進行通訊交換信息的PLC為優選對象上世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為30