第一篇：plc機械手課程設計

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目錄 引言.................................................................5 2 設計目的及主要內容...................................................6 2.1設計目的.......................................................4 2.2.主要內容.......................................................4 3 氣動機械手的操作要求及功能...........................................4

3.1.操作要求.......................................................4 3.2操作功能.......................................................5 4 PLC及機械手的選擇和論證.............................................6 4.1 PLC............................................................6 4.1.1 PLC簡介...................................................6 4.1.2 PLC的結構及基本配置.......................................6 4.1.3 PLC的選擇及論證..........................................7 4.2機械手.........................................................7 4.2.1機械手簡介.................................................7 4.2.2機械手的選擇...............................................8 5 硬件電路設計及描述...................................................8 5.1操作方式.......................................................8 5.2 PLC的I/O分配接線.............................................9 6 軟件電路設計及描述..................................................10 6.1機械手的操作系統程序..........................................10 6.2回原位程序....................................................10 6.3手動單步操作程序..............................................11 6.4自動操作程序..................................................12 6.5機械臂傳送系統梯形圖..........................................12 6.6指令語句表....................................................13 7 心得體會...........................................................15 參考文獻.............................................................16

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1引 言

在現代工業中，生產過程的機械化，自動化已成為突出的主題。化工等連續性生產過程的自動化已基本得到解決。但在機械工業中，加工、裝配等生產是不連續的。專用機床是大批量生產自動化的有效的辦法；控制機床、數控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業，有待于進一步實現機械化。據資料介紹，美國生產的全部工業零件中，有75%是小批量生產，金屬加工生產批量中有四分之三有50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產時間的5%。從這里看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業機械手就是為實現這些工序的自動化而生產的。并且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，甚至于危及生命。自從機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產品種的中、小批量自動化生產，廣泛應用于柔性自動線。機械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應現場惡劣的環境，大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。

可編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發的產品，逐漸發展成以微器處理為核心把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業自動控制裝置。

機械手采用plc控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優點。無論進行時間控制還是控制或混合控制，都可以通過設置plc的程序實現。可以根據機械手的動作順序改變程序，是機械手通用性更好。

采用氣壓傳動，動作迅速，反應靈敏，能實現過載保護，便于自動控制。工作環境適應性好。阻力損失和泄露減少。不會污染環境，造價低。

在彩電、冰箱等家用電器產品的裝配生產線上，在半導體芯片、印刷電路等各種電子產品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不

一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運送到指定目標位置氣動機械手被廣泛應用于汽車制造業、半導體及家電行業、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業等。

課程設計說明書 設計目的及主要內容

2.1設計目的

1、培養plc設計能力；

2、擴展知識結構；

3、培養綜合運用能力；

4、是課堂教學的有益補充。通過本次課程設計，進一步加強自己對機械手和PLC的認識，以及它們在生活中廣泛應用。

2.2主要內容

1.正確選用機械手和PLC類 2.繪制I/O分配 3.設計梯形圖 4.指令語句 5.模擬調試 氣動機械手的操作要求及功能

3.1操作要求

氣動機械手的動作示意圖如圖1所示，氣動機械手的功能是將工件從A處移送到B處。控制要求為：

1、氣動機械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實現，電磁閥線圈失電時能保持原來的狀態，必須驅動反向的線圈才能反向運動；

2、上升、下降的電磁閥線圈分別為Q0.0、Q0.2；右行、左行的電磁閥線圈為Q0.3、Q0.4；

3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥Q0.1來實現，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；

4、機械手的夾鉗的松開、夾緊通過延1S實現；

5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關I1.0、I0.5、I1.1、I0.6來實現；

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3.2操作功能

機械手的操作面板如圖2所示。機械手能實現手動、回原位、單步、單周期和連續等五種工作方式。

1、手動工作方式時，用各按鈕的點動實現相應的動作；

2、連續工作方式時，機械手在原位，只要按下啟動安鈕，機械手就會連續循環工作，直到按下停止安鈕；

3、單步工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手向前執行一步；

4、單周期工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手只運行一個周期；

5、傳送工件時，機械手必須升到最高點才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時碰到其他工件；

6、出現緊急情況，按下緊急停車按鈕時，機械手停止所有的操作。

課程設計說明書 PLC及機械手的選擇和論證

4.1 PLC 4.1.1 PLC簡介

可編程控制器（簡稱PLC）：是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。可以預料：在工業控制領域中，PLC控制技術的應用必將形成世界潮流。

4.1.2 PLC的結構及基本配置

一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，當然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點數又有若干規格。對模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架。無任哪種結構類型的PLC，都屬于總線式開

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放型結構，其I/O能力可按用戶需要進行擴展與組合。

CPU：PLC中的CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每臺PLC至少有一個CPU。與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、存儲器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，還有外圍芯片、總線接口及有關電路。它確定了進行控制的規模、工作速度、內存容量等。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。

存儲器：可編程序控制器的存儲器分為系統程序存儲器和用戶程序存儲器。I/O模塊：PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯系的。電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。

PLC 的外部設備：外部設備是PLC系統不可分割的一部分，它有四大類 1.編程設備2.監控設備3.存儲設備.4.輸入輸出設備.4.2 機械手

4.2.1機械手簡介

mechanical hand 也被稱為自動手，auto hand能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機械手簡述:機械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執行機構、傳動系統、控制系統和輔助裝置組成。

1．執行機構

機械手的執行機構，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進行上下、左右和回轉動作。支柱用來支撐手臂，也可以根據需要做成移動。

2．傳動系統

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執行機構的動作要由傳動系統來實現。常用機械手傳動系統分機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。

3.控制系統

機械手控制系統的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設置專用的控制系統，只采用行程開關、繼電器、控制閥及電路便可實現動傳動系統的控制，使執行機構按要求進行動作．動作復雜的機械手則要采用可編程控制器、微型計算機進行控制。

4.2.2機械手選擇

由于機械手是在搬運中的應用，所以采用傳送帶加旋轉的機械手類型。此機械手易于操作，性能可靠。并且根據要求，我們設計的是氣動機械式。硬件電路設計及描述

5.1 操作方式

設備的操作方式一般可分為手動和自動兩大類，手動操作方式主要用于設備的調整，自動操作方式用于設備的自動運行。

手動操作方式------手動操作：用單個按鈕接通或斷開各自對應的負載。

自動操作方式------單步運行：每按一次啟動按鈕，設備前進一個工步。------單周期運行：在原點位置時，按下啟動按鈕設備自動運行一個周期后停止原位；途中按下停止按鈕，設備停止運行；再按下啟動按鈕時，設備從斷點處繼續運行，直到原位停止。

-------連續運行：在原點位置按下啟動按鈕，設備按既定工序連續反復運行。中途按下停止按鈕，設備運行到原位停止。

5.2 PLC的I/O分配接線

I/O分配及接線圖I 軟件電路設計及描述

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6.1 主程序設計

主程序是整個程序的開始，系統讀取的時候一定從主程序開始，至于之后需執行哪個子程序，都在主程序中體現。SM0.0的常開觸點一直閉合，鏈接公用程序，公用程序是無條件執行的；在手動控制方式中，I2.0為ON時，其常開觸點閉合，執行“手動”子程序；在回原點控制方式中，I2.1為ON時，其常開觸點閉合，執行“回原點”子程序；在單步、單周期和連續控制方式中，I2.2、I2.3、I2.4并聯，其中任何一個為ON時，執行“自動”子程序。主程序梯形圖為：

圖2-1 主程序梯形圖

6.2 公用程序設計

公用程序用于處理各種工作方式都要執行的任務，以及不同的工作方式之間相互切換的處理。左限位開關I0.4、上限位開關I0.2的常開觸點和表示機械手松開的Q0.1的常閉觸點串聯接通時，“原點條件”M0.5變為ON，機械手處于原點狀態，在開始執行用戶程序、系統處于手動或自動回原點狀態時，初始步對應的M0.0將被置位，為進入單步、單周期和連續工作方式作好準備。若M0.5為OFF狀態，M0.0被復位，初始步為不活動步，按下啟動按鈕也不能進入步M2.0，系統不能在單步、單周期和連續工作方式下工作。

當系統處于手動工作方式和回原點方式時，必須將單步、單周期以及連續工作方式程序中，除初始步以外的各步對應的存儲器位（M2.0~M2.7）復位，否則當系統從自動工作方式切換到手動工作方式，然后又返回自動工作方式時，可能會出現同時有兩個活動部的異常情況，引起錯誤的動作。如果不是回原點方式，I2.1的常閉觸點閉合，代表回原點中的各步

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M1.0~M1.5復位。在非連續方式，I2.4的常閉觸點閉合，表示連續工作狀態的標志M0.7復位。公用程序梯形圖為：

圖2-2 公用程序梯形圖

6.3 手動程序設計

在手動程序中，為了保證系統安全運行，設置了上升與下降之間、左行與右行之間的互鎖，防止功能相反的兩個輸出同時為ON；限位開關I1.2的常開觸點閉合使得輸出Q0.1置位得電，表示工件已夾緊；當左限位開關或右限位開關的常開觸點閉合同時限位開關I0.7常開觸點閉合時，輸出Q0.1復位失電，表示工件已松開；I0.1~I0.4的常閉觸點，限制機械手移動的范圍；上限位開關I0.2的常開觸點與控制左右行的Q0.4和Q0.3的線圈串聯，機械手升到最高位置才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時與別的物體碰撞；只允許機械手在最左邊或最右邊時上升、下降和松開工件。

手動程序梯形圖為：

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圖2-3 手動程序梯形圖

6．4 自動程序設計

自動程序（包括單步、單周期和連續）采用起保停電路控制。單周期、連續和單步工作方式主要用“連續”標志M0.7和“轉換允許”標志M0.6來區分，M0.0表示初始步，M2.0~M2.7分別表示下降、夾緊、上升、右行、下降，松開、上升、左行標志。當系統處于單步工作狀態時，I2.2常閉觸點斷開，只有在每按下一次啟動按鈕I2.6，M0.6才能得電一個掃描周期，程序執行一步，以此來實現單步執行，此時轉換不允許。當系統處于連續工作狀態時，M0.6始終得電，按下啟動按鈕I2.6后同時未按停止按鈕I2.7之前，“連續”標志M0.7始終得電，系統首先通過M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得電，進而開始程序執行，由于M0.7始終得電，其常閉觸點斷開，使得程序執行完一個周期后不在進入初始步M0.0，而是直接進入M2.0，開始了下一個周期的執行，以此來實現連續執行。當系統處于單周期工作狀態時，M0.7不得電，M0.6得電，按下啟動按鈕I2.6后系統也是首先通過M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得電，進而開始程序執行，由于M0.7不得電，其常閉觸點閉合，當程序執行完一個周期后，返回初始步M0.0，此時程序再要執行必須重新按下啟動按鈕I2.6，以此來實現單周期執行。自動程序梯形圖見附錄1。

6.5 自動回原點程序設計

自動回原點程序用起保停電路設計。在此工作方式下，I2.1為ON，按下啟動按鈕I2.6后，機械手可能處于三種情況下，應分別處理。

Q0.1為0狀態，即機械手處于松開狀態，應直接返回原點應進入上升步M1.4或左行

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步M1.5；若Q0.1為1狀態同時機械手在最右邊此時說明應執行下降步M1.2,；若Q0.1為1狀態同時機械手不在最右邊，應將工件先送到B點，再返回原點，進入步M1.0。

返回原點后，原點條件滿足，公用程序中的原點條件標志M0.5為ON，此時I2.1為ON，M0.0在公用程序中置位，為進入自動工作方式作好準備。因此可以認為自動程序中的初始步M0.0是步M1.5的后續步。自動回原點程序見附錄2。心得體會

可編程控制器課程設計是課程當中一個重要環節，通過了2周的課程設計使我對plc設計過程有進一步了解，對plc產品的有關的控制知識有了深刻的認識。

因為理論知識學的不牢固，在設計遇到了不少問題，通過理論與實際的結合，進一步提高觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養成為能夠主動適應社會主義現代化建設需要的高素質的復合型人才。運用學習成果，把理論運用于實際，使理論得以提升，形成創新思想。通過此次設計過程，鞏固了專業基礎知識，培養了我綜合應用可編程控制器設計課程及其他課程的理論知識和應用生產實際知識解決工程實際問題的能力，在設計的過程中還培養出了我們的團隊精神，為今后的學習和工作過程打下基礎。

參考文獻

《可編程控制器原理與應用》 主編：周惠文 電子工業出版社 北京，2007.8 《可編程控制器原理與應用》 主編：涂明武 北京航空航天出版社 北京，2008.8 《PLC操作實訓（三菱）》 主編：孫德勝 李偉 機械工業出版社 北京，2007.9 《PLC應用技術》 主編：馮新強 北京郵電大學出版社 北京，2009.4

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附錄1 自動程序梯形圖：

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附錄2 自動回原點程序梯形圖：

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第二篇：傳送帶工業機械手的PLC控制課程設計

工業機械手的PLC控制

一、課題概述（1）機械手作用

工業機械手的任務是搬運物品，要求它將傳送帶A上的物品搬運到傳送帶B上，由于傳送帶A、B都按規定的方向和規律運行，故可將物品春送到指定位置.傳送帶A為步進式傳送，每當機械手從傳送帶A上取走一個物品時，該傳送帶向前步進一段距離，將下一個物品傳送到位，以便機械手在下一個工作循環取走物品。機械手按照規定的動作，將傳送帶A上的物品搬運到傳送帶B上。傳送帶B是連續運轉的。（2）機械手操作流程

工業機械手工作流程如圖所示，其工作過程說明如下：

三、方案設計與論證

用三菱FX軟件編寫程序，畫出SFC圖，編寫相應的內置梯形圖，寫入PLC，運行監控，按照輸入輸出模塊連接開關和二極管。通過按鍵開關，按照設計要求步驟控制程序步進運行，通過二極管發光表示機械手的電動機控制。實現任務要求。

1、I/O地址

X0：啟動按鈕 Y0: 機械手工作指示 X1：停止按鈕 Y1：傳送帶B X2:單步/連續控制開關 Y2：傳送帶A X3：機械手下限位開關 Y3：控制右旋 X4：機械手上限位開關 Y4：控制左旋 X5: 機械手左旋限位開關 Y5：機械手上升 X6: 機械手右旋限位開關 Y6：機械手下降

X7: 機械手夾緊限位開關 Y7：機械手夾緊/放松 X10:傳送帶A向前送物控制信號 X11:機械手手動上升 X12:機械手手動下降 X13:機械手手動右旋 X14:機械手手動左旋

X15:機械手手動夾緊/放松

2、系統的PLC I/O地址分配表

3、畫出PLC 的I/O硬件接線圖

4、指令表程序

5、梯形圖

四、上機調試程序（驗證能否完成功能，寫出過程）操作步驟： 連動部分：

1、按下X0（P01）啟動按鈕，機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B開始運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手從右下限位開始上升Y5(ZJ6)燈亮

2、按下X4(PS4), 機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始左旋Y4(ZJ5)燈亮

3、按下X5(PS5), 機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

4、按下X3(PS3)、X10(TD), 機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，傳送帶A啟動Y2(ZJ3)燈亮

5、按下X7（HL2），機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手上升Y5(ZJ6)燈亮

6、按下X4(PS4), 機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始右旋Y3(ZJ4)燈亮

7、按下X6（HL1）, 機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

8、按下X3(PS3), Y0機械手工作指示(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始抓物Y7(TL4)燈亮 點動部分：

1、按下X2（PS2）、X0（P01）、X11（P02），機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手上升Y5(ZJ6)燈亮

2、按下X14（P05），機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始左旋Y4(ZJ5)燈亮

3、按下X12（P03），機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

4、按下X10（TD），機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，傳送帶A啟動Y2(ZJ3)燈亮

5、按下X15（P06），機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始抓物Y7(TL4)燈亮

6、按下X11（P02），機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手上升Y5(ZJ6)燈亮

7、按下X13（P04），機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始右旋Y3(ZJ4)燈亮

8、按下X12（P03），機械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續運行Y1(ZJ2)燈亮，機械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

五、結論與心得（設計中遇到的問題，如何解決的，有何收獲）

我們持續一周的關于工業機械手的PLC控制的課程設計已經結束了，通過此次PLC程序設計實踐,我實在是獲益不淺!PLC是今年剛接觸的一門新課，剛開始對這門課程很感興趣，可是學起來的時候感覺有點難度，所以學起來有點畏懼感，以致沒怎么學好！每次上實驗課的時候，雖然都是嘗試著去操作，可還是只會簡單的輸入程序。我知道PLC程序設計是一門重要的基礎課程，是數據結構，操作系統，數據庫原理和軟件工程等后繼課程的基礎。適用于大型系統軟件和應用軟件的開發。而此次課程設計是培養學生綜合運用所學知識,發現,提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環節,是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。隨著科學技術發展的日新月異，當今PLC應用在生產生活中可以說得是無處不在，因此作為二十一世紀的大學來說掌握PLC技術是十分重要的，例如，這次的實訓內容是工業機械手的PLC控制設計。通過這次實訓，我了解到了很多關于PLC程序設計方面的知識，如：工業機械手的PLC控制，這就是PLC的一個應用領域，在這次的實訓中，利用PLC相關知識，將工業機械手PLC的硬件圖、IO表、流程圖以及梯形圖編輯出來，然后在計算機中進行模擬，讓我們目睹了這一模擬過程，使我們進一步認識到PLC的重要性。雖然在這次實訓過程中我也遇到了很多難題。但在通過查閱資料，以及向同學請教后，也終于成功的運行了課程設計所要求的程序。有許多東西，許多事，不是想像中的那么容易，不去實踐，永遠也不會有提高，尤其是學習PLC上。當然，我也學到了很多關于步進順控指令系統中畫SFC圖，梯形圖和調試的小技巧。如：在加停止按鈕時要實現任何工作狀態下都可以停止的功能則可以在主干路或則在輸出線圈前串聯一個X1常閉觸點，那么任何時候按下X1則會使常閉斷開，從而使狀態斷開。還有調試時為了便于觀察現象和快速走完全程觀察總體結構是否正確，可以將狀態圖中的定時器數值定為3秒左右，時間太長會浪費太多時間，太短則效果不明顯誤以為沒有動作。還有在試驗模擬前先列出I/O表及操作步驟與現象，在實驗時一步步操作驗證猜想是否一致，若不一致在檢查錯誤排錯，這樣思路清晰也會更節省時間等等。同時，在這次課程設計的過程中，我認識到學好PLC要重視實踐操作，不僅僅是學習PLC程序設計，還是其它的課程設計，以及其它方面的知識都要重在實踐，不能只是學習和重視書本上的理論知識，所以日后在學習過程中，我會更加注視實踐操作，使自己更好地學好PLC這門課程.六、參考文獻

1．電氣控制與可編程控制器應用技術（第2版）郁漢琪

2．百度文庫

3．三菱FX系列可編程控制器

第三篇：機械手PLC控制程序

附錄3

1.主程序：

2.油泵電機保護及啟停：

3.手動：

4.單步：

5.單周期：

6.自動：

7.回原點：

8.獲取位置：

9.子單周期：

10.SBR_8:

第四篇：PLC機械手

PLC機械手

摘

要

隨著工業自動化的普及和發展，控制器的需求量逐年增大，搬運機械手的應用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機械加工、食品、醫藥等領域的生產流水線或貨物裝卸調運, 可以更好地節約能源和提高運輸設備或產品的效率，以降低其他搬運方式的限制和不足，滿足現代經濟發展的要求。

本機械手的機械結構主要包括由兩個電磁閥控制的液壓鋼來實現機械手的上升下降運動及夾緊工件的動作，兩個轉速不同的電動機分別通過兩線圈控制電動機的正反轉，從而實現小車的快進、慢進、快退、慢退的運動運動；其動作轉換靠設置在各個不同部位的行程開關(SQ1---SQ9)產生的通斷信號傳輸到PLC控制器，通過PLC內部程序輸出不同的信號，從而驅動外部線圈來控制電動機或電磁閥產生不同的動作，可實現機械手的精確定位；其動作過程包括：下降、夾緊、上升、慢進、快進、慢進、延時、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手動、單步、單周期、連續；來滿足生產中的各種操作要求。

關鍵詞：搬運機械手，可編程控制器（PLC），液壓，電磁閥 目

錄 前言………………………………………………………………………………….1 第一章 機械手的概況

1.1 搬運機械手的應用簡況…………………………………………………2 1.2 機械手的應用意義………………………………………………………3 1.3 機械手的發展概況………………………………………………………3 第三章 搬運機械手PLC控制系統設計

3.1 搬運機械手結構及其動作……………………………………………… 3.2 搬運機械手系統硬件設計……………………………………………… 3.3 搬運機械手控制程序設計……………………………………………… 1 操作面板及動作說明…………………………………………………… 2 I/O分配………………………………………………………………… 3 梯形圖的設計…………………………………………………………… 1）梯形圖的總體設計…………………………………………………… 2）各部分梯形圖的設計………………………………………………… 3）繪制搬運機械手PLC控制梯形圖……………………………………

結

論……………………………………………………………………………… 謝

辭……………………………………………………………………………… 參考文獻………………………………………………………………………………….附：語句表

梯形圖

I/O接線圖 前言

機械手：mechanical hand，也被稱為自動手，auto hand 能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機械手主要由手部、運動機構和控制系統三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2～3個自由度。

機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續軌跡控制機械手等。

機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。機械手在鍛造工業中的應用能進一步發展鍛造設備的生產能力，改善熱、累等勞動條件。

機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯合控制公司研制出第一臺機械手。

第一章 機械手概況

1.1搬運機械手的應用簡況

在現代工業中，生產過程的機械化、自動化已成為突出的主題。在機械工業中，加工、裝配等生產是不連續的。專用機床是大批量生產自動化的有效辦法，程控機床、數控機床、加工中心等自動化機械是有效解決多品種小批量生產自動化的重要辦法。

但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業，有待于進一步實現機械化。據資料介紹，美國生產的全部工業零件中，有75％是小批量生產；金屬加工生產批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產時間的5％。從這里可看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業機械手就是為實現這些工序的自動化而產生的。機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產品種的中、小批量自動化生產，廣泛應用于柔性自動線。

國內外機械工業、鐵路部門中機搬運械手主要應用于以下幾方面： 1.熱加工方面的應用

熱加工是高溫、危險的笨重體力勞動，很久以來就要求實現自動化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業就更需要采用機械手操作。2.冷加工方面的應用 冷加工方面機械手主要用于柴油機配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機加工時的上下料和刀具安裝等。進而在程序控制、數字控制等機床上應用，成為設備的一個組成部分。最近更在加工生產線、自動線上應用，成為機床、設備上下工序聯接的重要于段。3.拆修裝方面

拆修裝是鐵路工業系統繁重體力勞動較多的部門之一，促進了機械手的發展。目前國內鐵路工廠、機務段等部門，已采用機械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。近年還研制了一種客車車內噴漆通用機械手，可用以對客車內部進行連續噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質量和效率。近些年，隨著計算機技術、電子技術以及傳感技術等在機械手中越來越多的應用，工業機械手已經成為工業生產中提高勞動生產率的重要因素。1.2機械手的應用意義

在機械工業中，機械手的應用意義可以概括如下： 1.可以提高生產過程的自動化程度

應用機械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產率，降低生產成本，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。

2.可以改善勞動條件、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的。而應用機械手即可部分或全部代替人安全地完成作業，大大地改善了工人的勞動條件。在一些動作簡單但又重復作業的操作中，以機械手代替人手進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。3.可以減少人力，便于有節奏地生產 應用機械手代替人手進行工作，這是直接減少人力的一個側面，同時由于應用機械手可以連續地工作，這是減少人力的另一個側面。因此，在自動化機床和綜合加工自動生產線上，目前幾乎都設有機械手，以減少人力和更準確地控制生產的節拍，便于有節奏地進行生產。

綜上所述，有效地應用機械手是發展機械工業的必然趨勢。1.3.3機械手的發展概況與發展趨勢

1.3機械手的發展概況

專用機械手經過幾十年的發展，如今已進入以通用機械手為標志的時代。由于通用機械手的應用和發展，進而促進了智能機器人的研制。智能機器人涉及的知識內容，不僅包括一般的機械、液壓、氣動等基礎知識，而且還應用一些電子技術、電視技術、通訊技術、計算技術、無線電控制、仿生學和假肢工藝等，因此它是一項綜合性較強的新技術。目前國內外對發展這一新技術都很重視，幾十年來，這項技術的研究和發展一直比較活躍，設計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應用領域也在不斷地擴大。

早在40年代，隨著原子能工業的發展，已出現了模擬關節式的第一代機械手。50～60年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機械手和數控示教再現型機械手。這種機械手也稱第二代機械手。如尤尼曼特(Unimate)機械手即屬于這種類型。60～70年代，又相繼把通用機械手用于汽車車身的點焊和沖壓生產自動線上，亦即是第二代機械手這一新技術進入了應用階段。80-90年代，裝配機械手處于鼎盛時期，尤其是日本。

90年代機械手在特殊用途上有較大的發展，除了在工業上廣泛應用外，農、林、礦業、航天、海洋、文娛、體育、醫療、服務業、軍事領域上有較大的應用。90年代以后，隨著計算機技術、微電子技術、網絡技術等的快速發展，機械手技術也得到飛速的多元化發展。

總之，目前機械手的主要經歷分為三代：

第一代機械手主要是靠人工進行控制，控制方式為開環式，沒有識別能力；改進的方向主要是將低成本和提高精度；第二代機械手設有電子計算機控制系統，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機械手具有感覺機能；第三代機械手能獨立完成工作過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯系，并逐步發展成為柔性系統FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環。

1.4機械手的發展趨勢

目前國內工業機械于主要用于機床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數量、品種、性能方面都不能滿足工業生產發展的需要。

因此，國內主要是逐步擴大機械手應用范圍，重點發展鑄鍛、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業條件。在應用專用機械手的同時，相應地發展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合式機械手等。

將機械手各運動構件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構，以及適于不同類型的夾緊機構，設計成典型的通用機構，以便根據不同的作業要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機械手。既便于設計制造，又便于改換工作，擴大了應用的范圍。同時要提高精度，減少沖擊，定位精確，以更好地發揮機械手的作用。此外還應大力研究伺服型、記憶再現型，以及具有觸覺、視覺等性能地機械手，并考慮于計算機聯用，逐步成為整個機械制造系統中的一個基本單元。

在國外機械制造業中，工業機械手應用較多，發展較快。目前主要用于機床、模鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業中，它可按照事先制定的作業程序完成規定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應付外界的變化。如發生某些偏離時，就將引起零部件甚至機械手本身的損壞。為此，國外機械手的發展趨勢是大力研制具有某些智能的機械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應的變更。如位置發生稍些偏差時，即能更正，并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。

視覺功能即在機械手上安裝有電視照相機和光學測距儀（即距離傳感器）以及衛星計算機。工作時，電視照相機將物體形象變成視頻信號，然后傳送給計算機，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位，并發出指令控制機械手進行工作。觸覺功能即在機械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機械手先伸出手指尋找工件，通過裝在手指內的壓力敏感元件產生觸感作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通過裝在手指內側的壓力敏感元件來控制，達到自動調整握力的大小。總之，隨著傳感技術的發展，機械手的裝配作業的能力將進一步提高。到1995年，全世界約有50%的汽車由機械手裝配。

現今機械手的發展更主要的是將機械手和柔性制造系統以及柔性制造單元相結合，從而根本改變目前機械制造系統的人工操作狀態。1.5 PLC概況及在機械手中的應用 1.可編程序控制器的應用和發展概況

可編程序控制器（programmable controller），現在一般簡稱為PLC（programmable logic controller），它是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、半導體集成技術、自動控制技術、數字技術、通 信網絡技發展起來的一種通用的工業自動控制裝置。以其顯著的優點在冶金、化工、交通、電力等領域獲得了廣泛的應用，成為了現代工業控制三大支柱之一。在可編程序控制器問世以前，工業控制領域中是繼電器控制占主導地位。傳統的繼電器控制具有結構簡單、易于掌握、價格便宜等優點，在工業生產中應用甚廣。但是控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是由于它靠硬件連線構成系統，接線繁雜，當生產工藝或控制對象改變時，原有的接線刻控制盤（柜）就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差 2.PLC的應用概況

PLC的應用領域非常廣，并在迅速擴大，對于而今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統存在的地方就需要PLC，尤其近幾年來PLC的性價比不斷提高已被廣泛應用在冶金、機械、石油、化工、輕功、電力等各行業。按PLC的控制類型，其應用大致可分為以下幾個方面。1）.用于邏輯控制

這是PLC最基本，也是最廣泛的應用方面。用PLC取代繼電器控制和順序控制器控制。例如機床的電氣控制、包裝機械的控制、自動電梯控制等。2）.用于模擬量控制

PLC通過模擬量I/O模塊，可實現模擬量和數字量之間轉換，并對模擬量控制。3）.用于機械加工中的數字控制

現代PLC具有很強的數據處理功能，它可以與機械加工中的數字控制（NC）及計算機控制（CNC）緊密結合，實現數字控制。4）.用于工業機器人控制 5）.用于多層分布式控制系統

高功能的PLC具有較強的通信聯通能力，可實現PLC與PLC之間、PLC與遠程I/O之間、PLC與上位機之間的通信。從而形成多層分布式控制系統或工廠自動化網絡。3.PLC的特點

1）.可靠性高、抗干擾能力強

PLC能在惡劣的環境如電磁干擾、電源電壓波動、機械振動、溫度變化等中可靠地工作，PLC的平均無故障間隔時間高，日本三菱公司的F1系列PLC平均無故障時間間隔長達30萬h，這是一般微機所不能比擬的。2）.控制系統構成簡單、通用性強 由于PLC是采用軟件編程來實現控制功能，對同一控制對象，當控制要求改變需改變控制系統的功能時，不必改變PLC的硬件設備，只需相應改變軟件程序。3

自上世紀六十年代，機械手被實現為一種產品后，對它的開發應用也在不斷發展，利用機械手搬運物體、裝配、切割、噴染等等，應用非常廣泛。現在已經應用在了機械制造、冶金、化工、電力、采礦、建材、輕工、食品、環保等各行各業之中。比如：最典型的發展是生產者將此產品大量應用于衛生行業（全自動生化分析儀），從而實現了衛生檢驗中急需短時間、大量樣品數據的要求，但在衛生領域的機械手因采用樣品加單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結構設計，造成試劑價格昂貴，限制了產品市場的發展。隨著技術的進步，機械手的設計已經實破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。隨著社會的快速發展，工業現場機械手的要求將越來越高，其技術也越來越成熟。

機械手是工業自動控制領域中經常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應用非常廣泛。應用PLC控制機械手實現各種規定的工序動作，可以簡化控制線路，節省成本，提高勞動生產率。圖1 是機械手搬運物品示意圖。

圖1 機械手搬物示意圖

圖中機械手的任務是將傳送帶A上的物品搬運到傳送帶B。為使機械手動作準確，在機械手的極限位置安裝了限位開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5，對機械手分別進行抓緊、左轉、右轉、上升、下降動作的限位，并發出動作到位的輸入信號。傳送帶A上裝有光電開關SP，用于檢測傳送帶A上物品是否到位。機械手的起、停由圖中的起動按鈕SB1、停止按鈕SB2控制。

傳送帶A、B由電動機拖動。機械手的上、下、左、右、抓緊、放松等動作由液壓驅動，并分別由六個電磁閥來控制。2 機械手的動作流程

傳送帶B處于連續運行狀態，故不需要用PLC控制。機械手及傳送帶C 順序動作的要求是：

1)按下起動按鈕SB1時，機械手系統工作。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關動作；

2)左轉電磁閥通電，手臂左轉，至左轉限位開關動作； 3)下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關動作；

4)啟動傳送帶A運行，由光電開關SP檢測傳送帶A上有無物品送來，若檢測到物品，則抓緊電磁閥通電，機械手抓緊，至抓緊限位開關動作； 5)手臂再次上升，至上升限位開關再次動作；

6)右轉電磁閥通電，手臂右轉，至右轉限位開關動作； 7)手臂再次下降，至下降限位開關再次動作；

8)放松電磁閥通電，機械手松開手爪，經延時2秒后，完成一次搬運任務，然后重復循環以上過程。

9)按下停止按鈕SB2或斷電時，機械手停止在現行工步上，重新起動時，機械手按停止前的動作繼續工作。根據對機械手的順序動作要求，可以畫出時序圖如圖2所示。由時序圖可作出圖3所示的機械手動作流程圖。

圖2 機械手佛那故作布序圖

圖3 機械手動作流程圖 PLC選型及其I/O點編號分配 3.1 PLC的選型

由于機械手系統的輸入/輸出接點少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機對PLC進行監控和管理，故選用日本OMRON（立石）公司生產的多功能小型C20P主機。該機輸入點為12，輸出點為8。內部主要有：136個輔助繼電器、16個特殊功能繼電器、160個保持繼電器、8個暫存繼電器、48個定時/計數器、64個16位數據存貯器。3.2 I/O點編號分配

根據圖3所示的機械手動作流程圖，可以確定電氣控制系統的I/O點分配，如表1所示。

表1 機械手控制I/O分配表

根據圖3流程圖和表1的I/O分配表，可以編制出狀態轉移圖如圖4所示。

圖4 機械手狀態轉移圖 4 編程及程序運行 4.1 用步進指令編程

根據圖4狀態轉移圖，編制的步進梯形圖程序如圖5所示。

圖5中，“全部輸出禁止”部分的作用是在停止時禁止全部輸出，使機械手停止在現行的工步上；重新起動時又能從停止前的工步繼續動作。

在狀態由HR010轉移至HR000的條件中，增加了保持繼電器的常閉觸點，其作用是：當機械手工作在某一中間工步時，若 PLC斷電或停止運行，機械手停止在中間工步上。PLC復電或重新投入運行后，由于保持繼電器HR具有狀態斷電保護的功能，因此在重新起動時，中有某一個是斷開的，使得HR000不能置位，機械手只能從停止前被置位的保持繼電器的后續工步繼續動作。4.2 程序運行

按下起動按鈕SB1，輸入點0000為ON,則作為互鎖條件的輔助繼電器1000為ON，互鎖指令IL接通，IL與ILC之間的線圈正常工作，“全部輸出禁止”解除。若(抓圖1)常閉觸點都為ON，保持繼電器HR000接通，輸出點0503使上升電磁閥得電，手臂上升。當手臂上升到位時，上升限位開關使輸入點0005閉合，保持繼電器HR001 接通，HR000復位，輸出點0501使左轉電磁閥得電，手臂左轉。......以后每當一步動作到位，限位條件滿足時，狀態轉移，進行下一工步動作。當狀態轉移到HR008為ON時，輸出點0506使放松電磁閥得電，機械手放松，同時定時器TIM00計時。當計時2秒到，狀態又轉移到HR000，程序又重新從第一工步開始循環。

停止時，按下停止按鈕SB2，0001斷開，輔助繼電器1000為OFF，互鎖指令斷開，全部輸出被禁止，但各保持繼電器的狀態是斷電保護的，機械手停在現行的工步上。當重新按起動按鈕時，互鎖指令接通，停止前的輸出被恢復，機械手繼續在停止前某保持繼電器為ON的工步動作。5 結束語

本文介紹了日本OMRON公司生產的C系列P型小型多功能PLC在機械手步進控制中的設計應用。說明了機械手的動作原理，設計要求，程序設計方法。本文介紹的程序已在實際生產中獲得了成功的應用。

第五篇：plc課程設計

一、基本要求

1、PLC實踐實訓的基本要求

PLC實踐實訓的主要內容包括：理論設計與撰寫設計報告等。其中理論設計又包括總體方案選擇，硬件系統設計、軟件系統設計；硬件設計包括單元電路，選擇元器件及計算參數等；軟件設計包括模塊化層次結構圖，程序流程圖，應用程序。程序設計是課程設計的關鍵環節，通過進一步完善程序設計，使之達到課題所要求的指標。課程設計的最后要求是寫出設計總結報告，把設計內容進行全面的總結，若有實踐條件，把實踐內容上升到理論高度。

2、PLC實踐實訓的教學要求

PLC實踐實訓的教學采用相對集中的方式進行，以班為單位全班學生集中到設計室進行。做到實訓教學課堂化，嚴格考勤制度，在實訓期間累計曠課或者遲到、早退累計達到2次以上的學生，該課程考核按不及格處理。在實訓期間需要查找資料，可到圖書館查閱。

課程設計的任務相對分散，每1-3名學生組成一個小組，完成一個課題的設計。小組成員既有分工、又要協作，同一小組的成員之間可以相互探討、協商，可以互相借鑒或參考別人的設計方法和經驗。但每個學生必須單獨完成設計任務，要有完整的設計資料，獨立撰寫設計報告，設計報告雷同率超過50%的課程設計考核按不及格處理。

三、設計報告

設計完成后，必須撰寫課程設計報告。設計報告必須獨立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于2000字，圖形繪制規范。設計報告的格式如下：

1、封面

2、內容提要

3、目錄

4、正文

(1)所作題目的意義、本人所做的工作及系統的主要功能；(2)方案選擇及論證；(2)硬件電路設計及描述；

(3)軟件設計流程及描述；(4)源程序代碼；

5、心得體會

6、參考文獻

四、考核方法

PLC實訓的考核方式為考查，考核結果為優秀、良好、中等、及格和不及格五等，分數在90-100之間為優秀，80-89分之間為良好，70-79分之間為中等，60-69分之間為及格，60分以下為不及格。

考核分三個方面進行：平時表現20%；設計過程25%；設計報告 40%；設計答辯15%。

五、設計題目（參考：http://）

項目一 停車場車位控制...........................................3 項目二 病床呼叫系統.............................................4 項目三 自動雙層停車場控制設計...................................5 項目四 自助洗車機控制設計.......................................6 項目五 自動售貨機的控制設計.....................................7 項目六 電子計算器設計...........................................8 項目七 臺車呼叫控制.............................................9 項目八 自動噴泉的PLC控制......................................10 項目九 氣動機械手操作控制......................................11 項目十 小車多方式運行的PLC控制................................12 項目十一 裝瓶流水線的PLC控制..................................13 項目十二 工業洗衣機的PLC控制..................................14 項目十三 包裝生產線的PLC控制..................................15 項目十四 彩燈廣告屏的PLC控制..................................16 項目十五 自動門控制裝置........................................18 項目十六 全自動洗衣機PLC控制..................................19 項目十七 汽車自動清洗裝置PLC控制..............................20

項目一 停車場車位控制

一、控制要求

二、設計任務

學生根據控制

1.2.3.運用功能指令進行PLC4.5.三、設計報告 要求”。

項目二 病床呼叫系統一、控制要求 13病人不適時緊急呼叫。23鈕時，房緊急呼叫并閃爍指示燈。4緊急呼叫按鈕，并要具有優先級判別的能力。5的緊急指示燈方町被重置。

二、設計任務

識

1.2.3.運用功能指令進行PLC4.4個床位。每一病床床頭均有緊急呼叫按鈕及重置按鈕，以利

5s內按下重置按5.三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目三 自動雙層停車場控制設計

1.雙層停車場控制的配置如圖所示，上下共可聽5部車。

2.本停車場設計的規則為1、2、3車位只能上下移動，不能左右移動，4、5車位只可左右移動不可上下移動。

3.下排車位只需直接將車子開出即可

4.如要呼叫上排車子，只要按下1至3的按鈕，再按下[叫車]按鈕，則所按車位將降至下層，而下排車位將左右移動，讓出車位讓上層車位降下。

二、設計任務

知識工程應用能力、1.2.3.運用功能指令進行PLC4.5.三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目四 自助洗車機控制設計

一、控制要求 1100元自助洗車機。23個投幣孔，分別為5元、10元及50元3種，當投幣合計100元或超過時，按啟動，開關洗車機才會動作嗎，啟動燈亮起。7段數碼管會顯示投幣金額，用BCD碼，當投幣超過100元時，可按退幣按鈕，這時7段數碼管會退回零，表示找回余額，退幣選作。

洗車機動作流程。

123開始動作——噴灑清潔劑。

5，開始往左移，繼續噴灑清潔劑。

洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，清潔劑停止噴灑，當洗車機往朽移3s，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開始洗刷。，開始往左移，噴水機及刷子繼續動作。，開始往右移，噴水機及刷子停止動作，清潔劑設備6刷子洗刷5s后停止，洗車機繼續往右移，右移3s后，洗車機停止，刷子又開始洗刷5s后停止，洗車機繼續往右移，到達右極限開關停止然后往左移。

78洗車機往左移3s5s洗車機開

5ss后停止

洗開始往右移。

3[復位按鈕]水、洗刷、風扇及清潔

復位動作。

二、設計任務

移、噴

1.2.3.運用功能指令進行PLC4.5.三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目五 自動售貨機的控制設計

一、控制要求 I3個投幣孔，分別為1元、5元和10元。23種飲料供選擇，分別為汽水、花茶和咖啡。3，將可由退幣按鈕找回余額。45678經掉出。

元，如果小于10元則直接退1元的。

二、設計任務 學生根據控制要求進行自動售貨機運行

1.2.3.運用功能指令進行PLC

10元再退

7段數碼管上。

12元時，汽水指示燈亮，表示只可選擇汽水。

15元時，汽水和花茶指示燈亮，表示只可選擇汽水和花茶。20元時，汽水、花茶和咖啡指示燈亮，表示3種均可選擇。，則相對應的指示燈開始閃爍，3s后自動停止，表示飲料 已4.5.三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目六 電子計算器設計

一、控制要求

123

4二、設計任務 行

7=

4位數。

7段數碼管上。

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識進 電子計算器設計運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知

1.2.識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，4.5.進行系統調試，實現自助洗車機的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目七 臺車呼叫控制

一、控制要求

一部電動運輸車供8 PLC

(下稱呼車)時

表的工位呼車無效。如停車位呼車時，臺車不動，呼車工位號大于停車位時，臺車自動向高位停車時間為30s車不會自行啟動。

PLC硬件安排及軟件規劃 為了區別工位依1-8，系統設啟動及停機按鈕各1個，臺車設正反轉接觸器各1個。每工位設呼車指示燈1個，但并聯接于各個輸出口上。系統布置圖如圖所示。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識進行 臺車呼叫控制設計運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.2.3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，4.5.進行系統調試，實現自助洗車機的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目八 自動噴泉的PLC控制

一、控制要求

有16個彩燈代表16

4二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識進行自動噴泉的PLC設計運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：1.2.3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，4.5.進行系統調試，實現自助洗車機的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目九 氣動機械手操作控制

一、控制要求

氣動機械手的動作示意圖如圖1所示，氣動機械手的功能是將工件從A處移送到B處。控制要求為：

1、氣動機械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實現，電磁閥線圈失電時能保持原來的狀態，必須驅動反向的線圈才能反向運動；

2、上升、下降的電磁閥線圈分別為YV2、YV1；右行、左行的電磁閥線圈為YV3、YV4；

3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥YV5來實現，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；

4、機械手的夾鉗的松開、夾緊通過延時1.7S實現；

5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4來實現；

機械手的操作面板如圖所示。機械手能實現手動、回原位、單步、單周期和連續等五種工作方式。

1、手動工作方式時，用各按鈕的點動實現相應的動作；

2、回原位工作方式時，按下“回原位”按鈕，則機械手自動返回原位；

3、單步工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手向前執行一步；

4、單周期工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手只運行一個周期；

5、連續工作方式時，機械手在原位，只要按下啟動安鈕，機械手就會連續循環工作，直到按下停止安鈕；

6、傳送工件時，機械手必須升到最高點才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時碰到其他工件；

7、出現緊急情況，按下緊急停車按鈕時，機械手停止所有的操作。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識進行氣動機械手操作控制設計運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.2.系統有

3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，4.5.進行系統調試，實現自助洗車機的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十 小車多方式運行的PLC控制

一、控制要求

小車系統由直流電機、繼電器、小車和4個站臺等組成，每個站臺有檢測傳感器、指示燈和按鈕，控制要求如下：

小車起始位置停在x(x=1~4)號站臺，SYx傳感器為ON;假如y(y=1~4)號站臺呼叫，如果：

x>y，小車左行到呼叫站臺停車；

x

x=y，小車停止；

小車在SY1和SY4處要有可靠的保護功能，自動往返或準確停車，不能向外撞；

小車路過每個站臺要有指示燈顯示；但LB1和LB4燈要閃3次；

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行小車多

方式運行的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動、停止功能；

3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現小車多方式運行的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十一 裝瓶流水線的PLC控制

1、控制要求

有A1~A10選瓶、裝瓶、蓋蓋、貼簽、傳送、成品入庫生產線操作工序，用10盞燈來模擬；并有啟動/停止、移位、復位按鈕進行操作，如下圖所示。實現手動，自動等四種以上的裝瓶流水線工序控制。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行裝瓶流水線運行的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.2.3.4.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十二 工業洗衣機的PLC控制

1、設計要求：

全自動洗衣機的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用；內桶可以旋轉，作脫水甩干用。內桶的四周有很多小孔，使內、外桶的水流相通，全自動洗衣機實物示意如圖所示。從圖可見洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執行。進水時，通過電氣控制系統使進水閥打開，經進水管將水注入外桶；排水時，電控系統把排水閥打開，將水由外桶排到機外。洗滌正、反轉是由洗滌電機驅動波盤正、反轉實現的，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統將離合器合上，由洗滌電機帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位開關分別用于檢測高、低水位。起動按鈕用來起動洗衣機工作；停止按鈕起手動停止進水、排水及報警等作用，排水按鈕用來實現手動排水。

全自動洗衣機實物示意圖

控制流程如下：接通電源PLC投入運行，系統處于初始狀態，準備起動。按下起動按鈕，洗衣機開始進水，當水滿即水位到達所設定的高度時，停止進水并開始正轉洗滌。正洗15 s后暫停，暫停3 s后就進行反轉洗滌，反洗15 s后暫停，待3 s后，此時如果正、反洗沒有滿3次，則返回從正洗開始的動作；若正、反洗已滿3次，則開始排水，水位下降到低水位時開始脫水并繼續排水，脫水10s即完成一次從進水到脫水的大循環過程。如果沒有完成3次大循環，則返回從進水開始到脫水的全部動作，進行下一次的循環；若完成了3次大循環，則進行洗完報警。10s報警后結束全部洗衣過程，自動停機。另外，還可以按排水按鈕實現手動排水，按停止按鈕實現手動停止進水、排水脫水及報警。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十三 包裝生產線的PLC控制

一、控制要求

某包裝生產線上，包裝物品由傳送帶1隨時運來，運送時間不固定，因此包裝物品的間隔是不確定的，有的包裝距離較遠，有的包裝則靠在了一起。在傳送帶1的電動機軸上安裝一個旋轉編碼器E6A，電動機轉動1圈，旋轉編碼器發出1個脈沖。每個包裝物品的寬度是4個脈沖，當光電檢測器SP1檢測到包裝物品，且旋轉編碼器發出4個脈沖時，表示有1個包裝物品通過傳送帶1到傳送帶2。這樣就可以通過對旋轉編碼器發出的脈沖數的計數，實現對包裝物品的準確計數。

說明 ：

按下啟動按鈕SB1后，傳送帶1和傳送帶2運轉，傳送包裝物品到傳送帶2。當傳送帶2上有3個物品后，擋板電動機M1正轉，驅動擋板上升，阻止后面的包裝物品繼續運送到傳送帶2上。當擋板上升到位，上限位開關SQ3動作，擋板停止上升，推動器電動機M2正轉，將3個包裝物品向前推出。

當推動器到達前限位開關SQ2動作，推動器停止向前，推動器電動機M2反轉，驅動推動器后退。當推動器后退到位時，后限位開關SQ1動作，推動器停止后退，推動器電動機M2停轉。此時擋板電動機M1反轉，驅動擋板下降。

當擋板下降到位，下限位開關SQ4動作，擋板回到初始位置。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十四 彩燈廣告屏的PLC控制

一、控制要求

彩燈在我們日常生活中隨處可見的，無論是美化，亮化工程，還是企業的廣告宣傳，都借助與彩燈的形勢，使得各個城市的夜晚光彩奪目，繽彩紛呈。這些彩燈可以是用霓虹燈管制成各種形狀和各種顏色的燈管，也可以是用白熾燈或者日光燈做光源，照亮大幅或巨幅的宣傳畫彩燈控制可以達到宣染效果，是通過控制全部或者部分彩燈的亮和滅，閃爍的頻率，燈的亮度及燈光流的方向來實現。在不太復雜的彩燈控制中，一般可以采用單片機或者各種專用的彩燈控制器來實現，設計是采用PLC來完成課題設計的。

彩燈廣告屏,其示意圖如(圖1)所示：

彩燈廣告屏示意圖

彩燈和流水燈的時序圖如圖所示：

廣告屏中間部分有81-2-3-4-5-6-7-8后按照8-7-6-5-4-3-2-1從88-7-6-5-4-3-2-120等待2分成61-2-3-4-5-6-7-8-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ--廣告屏四周安裝有2

1-8。系統啟動以后燈管點亮的101秒。燈管全熄滅后等待

141秒點亮并循環。18直到系統停止工作。電壓均為220VAC

-/連續控制各個彩燈的工作

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.4.5.6.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

程序結構與控制功能自行創新設計；

用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十五 自動門控制裝置

一、課題內容：

1．自動門控制裝置的硬件組成：

自動門控制裝置由門內光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執行機構KM1（使直流電動機正轉）、關門執行機構KM2（使直流電動機反轉）等部件組成。

2．控制要求：

1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，開門執行機構KM1動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。

2）自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過程，關門執行機構KM2被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。

3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。

4）在門打開后的8秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。

二、設計任務 學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.4.5.6.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

程序結構與控制功能自行創新設計；

用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”

項目十六 全自動洗衣機PLC控制

一、控制要求：

（1）按下啟動按扭及水位選擇開關，開始進水直到高（中、低）水位，關水2秒后開始洗滌。

（3）洗滌時，正轉30秒，停2秒，然后反轉30秒，停2秒

（4）如此循環5次，總共320秒后開始排水，排空后脫水30秒（5）開始清洗，重復（1）～（4），清洗兩遍（6）清洗完成，報警3秒并自動停機

（7）若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數）

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十七 汽車自動清洗裝置PLC控制

一、控制要求

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

PLC實訓實踐報告

題

目： 專業班級： 姓 名： 學 號： 同組成員： 指導教師：

2014 年12月22日至2014年12月28日

課程設計報告正文內容要求

一、系統總體方案設計 1 系統功能 系統硬件配置及組成原理（要有系統組成圖）3 系統變量定義及分配表 4 系統接線圖設計

二、控制系統設計 1 控制程序流程圖設計 2 控制程序時序圖設計 3 控制程序設計思路 4 創新設計內容

三、系統調試及結果分析 1 系統調試及解決的問題 2 結果分析

四、結束語參考文獻

附錄（帶功能注釋的源程序）