机械手大小球分拣系统

课程设计报告
课题:大小球分拣传送机械PLC控制班级：09电气一班
姓名：梁东山
学号：2009301020112
摘要
机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。

因为，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。

尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。

在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。

在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，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、 PLC、大小球
目录
一：可编程控制器（PLC）简介
二：控制要求
三：设计思路以及工作原理
四：I/O分配表
五：PLC端子接线图
六：指令表
七：梯形图
八：程序调试与运行
九：结束语
十：参考文献
1.可编程控制器（PLC）简介：
可编程控制器PLC可编程序控制器：英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的是模块化结构，主要模块有可编程序控制器、编程器模块，九种实验模块，按钮、开关输入模块和继电器输出模块，以及四层电梯模型。

该装置可以完成各种指令系统训练以及多种控制对象的程序设计训练。

PLC是一种可编程的数字逻辑控制设备,早期用于开关量的逻辑控制,多用作控制电动机正反转和电磁阀的开关动作,从而控制机械设备的运转。

只要合理分配输入、输出点,根据控制要求设计梯形图,采用基本指令和步进指令就可达到控制目标。

随着控制要求的不断提高,许多PLC生产厂家进一步优化和完善PLC的功能,增加了功能指令,大大拓宽了PLC的应用范围 ,使PLC在某种程序上可以代替控制器和计算机的协同工作系统,为工业生产和民用控制设计提供方便。

PLC的具有可靠性高、功能性强和编程简单等优点,所以深受设计人员的喜爱。

PLC就如同一部计算机与继电器控制设备相结合的新型高性能控制装置。

PLC的基本单元包括中央控制器（CPU）、存储器、输入单元和输出单元。

除了基本单元,PLC还可以追加许多扩展模块,从而增强其功能和性能。

PLC就物理结构来说有丰富的输入输出端,而从PLC的逻辑结构来看,内部有许多软元件 ,如输入输出继电器、辅助继电器、状态器、计数器、计时器和数据寄存器及器件所对应的常开常闭接点,方便对车辆进出、停放、计数、计时的信号输入和车辆停放数量、位置的显示。

大多数PLC的编程方式都有梯形图编程、指令表编程和顺序功能图（SFC）编程,特别是梯形图编程方式,直观易懂。

除了运用基本指令可以完成大量工作,功能指令的扩展更为系统开发、调试和维护带来许多便利,本文以梯形图编程方式设计停车场管理系统,无论从设计到功能分析都是极为方便的
2.控制要求：
（1）机械臂起始位置在机械原点，为左限，上限并有显示。

（2）有起动按钮和停止按钮控制运行，设停止时机械臂必须已回到原点。

（3）启动后，机械臂动作顺序为：下降——吸球——上升（至上限）——右行（至右限）——下降-释放——上升（至上限）——右行返回（至原点）。

（4）机械臂右行时有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分：下降时，当电磁铁压着打球时，下限开关LS2断开（=“0”）；压着小球时，下限开关LS2接通（=“1”）。

3.设计思路以及工作原理：
此课题很明显要用到步进指令来编程，当按下启动按钮X0，程序跳转至S20，执行下降动作，当到达下限位置时，又跳转至S21，执行夹紧动作，延时1S后，跳转至S22，执行上升动作，当到达上限位置时，又跳转至S23，执行右行动作，到达右限位置时，跳转至S25，执行下降动作，到达下限位置时，跳转至S26，执行放松动作，延时1S后，跳转至S27，执行上升动作，到达上限位置时，跳转至S28，执行左行动作，到达左限位置有自动执行下一个工作周期中去，直到按下停止按钮。

至于如何区分大小球，可用LS2来做判断，当吸到大球时，LS2=0时，机械手右行至LS5，再下降。

当吸到小球时，LS=1，机械手只需右行至LS4就可下降。

当捡球装置停在左极限LS3处时，按下启动按钮SB0，捡球装置下降捡球平板，当下降的捡球平板碰到下限开关LS2时，停止下降，捡球装置给平板处的电磁线圈（KM）通电，捡球平板产生电磁吸力吸住钢球，此时压力感应器用来判断是吸住的大球还是小球，如果压力感应器的输出Y1断开，说明吸住的是小球，而Y1如是闭合的，则说明吸住的是大球。

当吸住钢球后，捡球平板上升，碰到上限开关后开始右行，LS4为小球位限位开关，LS5为大球位限位开关，在右行
的过程中，如果吸住的是大球，则要到碰到SB5才停止右行，下降到下限开关位置，断电释放钢球，然后上升到上限开关位置停止上升，开始左行，碰到左极限停止左行；而如果是吸住的小球，则在右行的时候碰到LS4就停止右行，下降到下限开关出停止下行，断电释放钢球，然后上升到上极限位置停止上升，开始左行，到左极限停止左行，重新开始新一轮捡球过程，如此反复执行。

（吸球时间为1s，释放球时间也为1s）
4.I/O分配表
5.PLC端子接线图：
8.程序调试与运行：
在计算机上键入PLC指令表，并对照梯形图检查是否正确之后，按照I/O 接线图接好外部电路。

把PLC指令写入PLC主机中，运行程序，按下启动按钮X0，看是否运行下降动作，让后依次执行下一步动作，检查是否达到控制要求，如果不能达到要求，在计算机中查看梯形图，找出错误并修改。

运行程序：接通电源，按下X0，机械手下降，关闭上限开关，到达下限位置时，打开下限开关，机械手夹紧小球（假设），延时1S后上升，关闭下限开关，当到达上限位置时，打开上限开关，机械手开始右行，关闭左限开关，当到达右限1即LS4时，机械手开始下降，关闭上限开关，当到达下限位置时，打开下限位置开关，机械手放松小球，延时1S后，上升，关闭下限位开关，当到达上限位置时，打开上限位置开关，机械手开始左行，此时关闭右限开关，到达左限位时，打开左限开关，机械手进入下一个工作周期，继续执行。

9.结束语：
经过这次的课程设计，使得我对PLC的掌握进一步的增强，加深了对PLC 它们的理解，并对PLC产生了浓厚的兴趣，但是我也深深的知道自己的不足之处，比如说对应用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序复杂程度。

多在学习过程中不能想通的问题，在PLC调试过程中，终于得以解决。

可以看出它对理论教学起到了必要的补充和额拓宽作用，对培养既具有扎实理论功底又具有相当实践能力的人才必不可少。

在这次的课程中，我发现PLC在工业控制中的作用很大，它能使人的控制转变成电脑的控制，大大地降低了产品的成本，很大地提高生产效率。

在此过程中我还发现到修改完善程序的重要性。

当时编完一个程后感觉是正确的。

就是这样还要仔细检查自己的程序。

考虑到各种可能发生的情况。

并且在修改过程中，让我认识到在检查程序与输入过程中一定要投入认真，不然由于自己的一时疏忽输错哪一步，在检查过程中就是大麻烦，由于程序部数太多，千万不能一时疏忽是自己做无用功。

经过这次课程设计培养了我们的设计能力以及全面的考虑问题能力。

学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。

相信通过这次课程设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。

10.参考文献：
《可编程控制器原理及应用教程》第二版清华大学出版社。