机械手搬运单元控制
科信学院
课程设计说明书
（2011 /2012 学年 第 1 学期）
课程名称 ： 《监控组态设计基础》课程设计 题 目 ： 机械手搬运监控系统 专业班级 ： 自动化五班 学生姓名 ： 王玉龙 学 号： 080412523 指导教师 ： 段广玉、王艳芬 设计周数 ： 2 周
设计成绩 ：
2011 年 12 月 23 日
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机械手搬运单元控制
目 录
前言????????????????????????????????3 1.课程设计目的???????????????????????????3 2.系统分析?????????????????????????????3 3.系统设计?????????????????????????????4 3.1.控制要求????????????????????????????4 3.2.硬件选择????????????????????????????4 3.3.输入输出点的地址分配??????????????????????6 4.程序设计?????????????????????????????7 4.1程序流程图???????????????????????????7 4.2内容变量分配表?????????????????????????7 4.3西门子S7-200运行程序梯形图???????????????????9 4.3.1西门子S7-200运行界面?????????????????????9 4.3.2梯形图????????????????????????????9 5.硬件设计?????????????????????????????12 5.1硬件器材????????????????????????????12 5.2设计要求????????????????????????????12 5.3单元电路设计??????????????????????????12 5.4机械手实际器具图????????????????????????13 5.5组态画面设计??????????????????????????13 5.5.1组态参考画面?????????????????????????13 5.5.2系统运行初始画面???????????????????????14 5.5.3组态运动过程截图???????????????????????14 5.5.4组态控制程序?????????????????????????14 6.系统调试?????????????????????????????17 7.课程设计结论和体会????????????????????????18 7.1结论???????????????????????????????18 7.2体会???????????????????????????????18 8.参考文献?????????????????????????????19
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机械手搬运单元控制
前 言
本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。机械手在当今工业中有着举足轻重的作用, 是工业生产的必然产物，能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，是自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。通过机械手可以显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是行之有效的方法和途径。而监控组态软件则是通过力控软件实现对硬件设备（如DCS(集散控制系统)组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态等）的控制，减小了系统开发难度，同时增加了相应工业系统设计的灵活性和全面性。组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。
1.课程设计目的
课程设计是学生完成本学期教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。 其主要目的：
一、 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。 二、 培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。 三、 培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。
四、 培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
2.系统分析
将机械手的原点（即原始状态）定位左位，高位，放松状态。在原始状态下，按下“启动”和“自动”按钮进入启动状态，检测到下工作台有工件时，机械手下降到低位，夹紧工件，上升到高位，右转
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机械手搬运单元控制
到右位，下降到低位，机械手放松，上升到高位左转回到原始位置。当切换按钮转到“手动”位时，重复按下“单步”按钮，进行单步控制。当按下“复位”键时，机械手回复到原始状态。
其动作逻辑关系图如下：
原位→ 下降→夹紧→上升→逆时针转180度 ↑ ↓ 顺时针180度 ← 上升 ← 放松 ← 下降
1个启动/停止切换按钮，分别完成启动和停止控制。 1个自动/手动切换按钮，分别完成自动和手动控制。 1个复位开关，实现复位功能。 1个单步开关，实现单步控制。 3.系统设计 3.1.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 3.2.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
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机械手搬运单元控制
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：
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