PLC课程设计机械手电器控制系统设计.doc

河南机电高等专科学校

课程设计报告书

课程名称： 《PLC技术与工程应用》
课题名称： 机械手电器控制系统设计
系部名称： 自动控制系
专业班级：
姓 名：
学 号：

2012年 06月20日

设 计 任 务 书
设计目的：
1、 学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路
2、 锻炼实际应用程序开发能力；
3、 提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。
设计要求：
1、 使用AutoCAD软件绘制系统电气原理图；
2、 使用MicroSoft Office Visio软件绘制软件流程图；
3、 绘制输入输出表(I/O表)；
4、 编制系统模拟调试工作步骤表，待模拟调试完全无误时，才允许连接真实对象实际工作；
5、 源程序(含符号表，程序注释)应编辑在附录之中。
目 录
目 录 I
1 设计思路或方案选择 1
1.1 硬件组成 1
1.2 系统功能介绍 1
1.2.1 复位功能 1
1.2.2 连续\单步运行 1
1.2.3 调试功能 1
1.2.4 报警功能 1
1.3 系统结构框图 2
2硬件电路设计 3
2.1本设计的电气原理图 3
2.1.1 输出接口电路电气原理图 3
2.1.2 plc接线电气原理图 3
2.2 I/O分配表 4
3软件设计 5
3.1 程序流程图 5
3.2 梯形图（见附录） 5
3.3 触摸屏画面 6
4程序调试 7
4.1 调试设备情况 7
4.2 遇到的问题与解决方法 7
5 心得体会 8
附录1 参考文献 9
附录2 程序清单 10

1 设计思路或方案选择
1.1 硬件组成
1. 西门子S7-200 PLC CPU型号224xp
2. MCGS 触摸屏
3. 机械手臂硬件一套
4. 装有STEP 7-Micro/WIN软件和MCGS嵌入版开发软件的电脑一台
5. 直流24V供电电源模块
6. 通信连接线、输入输出连接线若干
1.2 系统功能介绍
1.2.1 复位功能
该系统有上电复位功能和手动复位功能，上电复位用于系统初始化时的复位，保证系统是从定义的初始位置开始运行，即：右转到位、上行到位、退回到位及手指张开到位同时满足。
手动复位适用于系统出现故障，停止运行，在维修人员排除故障后重新开始运行系统时的复位，其复位后的状态和上电复位后的状态一致。
1.2.2 连续\单步运行
该系统设有连续单步功能切换按钮，当连续指示灯亮起时系统为连续运行模式，系统执行完一个循环步骤后继续执行下一循环，连续指示灯熄灭时系统为单步模式，即：系统执行完当前循环后停止，若要继续执行下一循环需再次按下启动按钮。
1.2.3 调试功能
系统还有调试按钮，即：按下调试按钮后，工作人员可以手动控制机械手臂的运动，此操作需要的输入点较多，而plc上的输入点大多已被占用，所以调试用MCGS触摸屏实现。
1.2.4 报警功能
当电机启动30s而行程开关还没有动作时，系统将停止运行点亮故障报警灯并复位所有电机输出点，若要系统继续运行需按下复位按钮复位后，系统才能继续运行

1.3 系统结构框图

2硬件电路设计
2.1本设计的电气原理图
2.1.1 输出接口电路电气原理图

输出接口电路电气原理图
(左图为驱动电路板，右图为输出接口电路板)
输出接口由两块电路板构成：驱动电路板和输出接口电路板。它们的功能是将PLC输出的控制信号用于驱动继电器动作，从而控制电动机正向或反向运行。输出接口电路板上也设有光电隔离电路，可将内外电源隔离。
左图为驱动电路板电气原理图，继电器A吸合、B释放，对应的电机正转；继电器A释放、B吸合，对应的电机反转；继电器A、B同时释放，电机停止运行；不允许二者都吸合。右图为输出接口电路板电气原理图，当PLC输出的某路控制信号有效时，对应的输出信号有效，从而可以使得对应的继电器吸合。
2.1.2 plc接线电气原理图

2.2 I/O分配表
I0.0
左转到位
I0.1
右转到位
I0.2
缩回到位
I0.3
伸出到位
I0.4
上升到位
I0.5
下降到位
I0.6
松开到位
I0.7
抓紧到位
I1.0
启动按钮
I1.1
复位按钮
I1.2
连续单步切换按钮
I1.3
停止
Q0.0

左转
Q0.1
右转
Q0.2
缩回
Q0.3
伸出
Q0.4
上升
Q0.5
下降
Q0.6
松开
Q0.7
抓紧
Q1.0
故障指示灯
Q1.1
连续指示灯
M0.1
触摸屏复位
M0.2
触摸屏启动
M0.5
触摸屏停止
M2.0
触摸屏调试左行
M2.1
触摸屏调试右行
M2.2
触摸屏调试上行
M2.3
触摸屏调试下行
M2.4
触摸屏调试缩回
M2.5
触摸屏调试伸出
M2.6
触摸屏调试夹紧
M2.7
触摸屏调试放松
3软件设计
3.1 程序流程图

注：本系统中没有子程序所以不再说明

3.2 梯形图（见附录）

3.3 触摸屏画面

4程序调试
4.1 调试设备情况
上机调试程序，程序基本上能按照预想的步骤运行，单步连续切换按钮使用起来功能实现的不好。有时按下切换按钮，单步/连续状态不会切换，要按多次才能切换。
4.2 遇到的问题与解决方法
由于实际编程次数不多，没有经验，刚下手编程时遇到了很多问题，开始时程序的基本框架模糊不清所以，所以编程时没有头绪，多次失败后渐渐明白了过来，慢慢的框架出来后，继续向上增加附加的功能。在编程时我发现有许多的指令使用时还很不熟练，如果能够熟练运用的话，相信能够把程序编的更好。
5 心得体会
通过本次课程设计我对plc设计过程有进一步了解，对plc产品的有关的控制知识有了深刻的认识。也使自己的动手能力和方案设计的思路有了更进一步的提高，也更加熟悉了本专业的设计软件。
同时在课程设计的时候我也发现了自己基础知识掌握不牢，指令的运用不太熟悉的问题，而通过这次的课程设计，使我的专业知识集中的体现，看见自己的程序控制一个机器按照自己的想法运行，一种成就感油然而生，是我对这门课，这个专业更加的感兴趣了。

附录1 参考文献
[1] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术(第三版) [M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.193-196
[2] MCGS快速入门

附录2 程序清单