【正文】 PLC課程設(shè)計報告 題 目：基于PLC的機械手控制系統(tǒng)及組態(tài)設(shè)計 二級學(xué)院： 電氣與電子工程學(xué)院 基于PLC的機械手控制系統(tǒng)及組態(tài)設(shè)計摘要隨著21世紀(jì)的發(fā)展，技術(shù)科技的不斷完善，人們對于機械手的控制系統(tǒng)運用越來越成熟，機械自動化逐步代替了人工操作，這意味著將解放人類勞動力，一些簡單重復(fù)的動作將會有機器代替運作，并且在某些場所，例如高溫高壓，有毒氣體以及威脅到人類生命安全的環(huán)境。為了適應(yīng)社會需求的變化，人類不斷實踐和探索，機械手應(yīng)運而生，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。本設(shè)計主要介紹了國內(nèi)外機械手研究現(xiàn)狀及可編程控制器S7200 PLC的研究發(fā)展趨勢，基于PLC編程可知，組態(tài)王可以實現(xiàn)與S7200編程器相結(jié)合，組建簡單的仿真界面，通過仿真軟件可以清晰的了解到機械手的操作，包括上移、下移、左移、右移。實驗表明，由S7200 、易于操作、經(jīng)濟(jì)實用、可靠性高、穩(wěn)定性高。關(guān)鍵詞：S7200 PLC；；機械手目錄1緒論 1 1 1 22組態(tài)王Kingview 3 3 3 3 5 8 8 10 10 10 PLC的基本結(jié)構(gòu) 11 PLC的工作原理 12 PLC的基本配置 123機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計 15 15 15 PLC與IPC和DCS的比較 15 PLC的控制電路程序設(shè)計 16 PLC的I/O分配表 16 17 機械手的動作實現(xiàn)過程 18 PLC控制機械手的模擬工作圖 19 PLC梯形圖設(shè)計 21 PLC程序的調(diào)試 30 PLC控制的安裝與布線 30 314組態(tài)王Kingview 32 32 32 33 35 38 38 39 45總結(jié) 46參考文獻(xiàn) 47附錄 PLC梯形圖設(shè)計 481緒論該課題主要是研究當(dāng)代機械手的控制過程以及如何實現(xiàn)，隨著科技的不斷發(fā)展，機械手運用到各個領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，而現(xiàn)在機械手面臨的問題主要是位置的精準(zhǔn)性，定位精準(zhǔn)性的準(zhǔn)確度決定了機械手在工業(yè)的運用場所，同時隨著發(fā)展的需要，機械手上位機要準(zhǔn)備的報出發(fā)生故障的所在位置，運行維護(hù)人員要第一時間趕往現(xiàn)場并排除故障原因?，F(xiàn)代的機器手己經(jīng)應(yīng)用于眾多領(lǐng)域：在汽車組裝線上對車身進(jìn)行焊接和噴漆；用于醫(yī)療領(lǐng)域的微型手術(shù)方面已有許多進(jìn)展。因而，機械手控制技術(shù)的發(fā)展具有極其重大的意義。主要的部分是通過控制電動機來操控機械手的手臂，手指部分的旋轉(zhuǎn)或者移動來完成對物件的抓取和傳送。隨著工業(yè)的自動化需要，解放人類勞動力，科學(xué)技術(shù)發(fā)展逐步代替了以往以人工為勞動力的流水線工作，同時一些不適宜人類施工的成所，甚至?xí)θ祟愒斐蓚Φ膱鏊鹊?，對于該課題機械手的控制系統(tǒng)研究是非常具有重要的實際意義。目前在國內(nèi)的機械手主要是從事一些簡單的操作工作，例如：簡單的機床加工，鍛造簡單工程，一些熱處理而已，要想實現(xiàn)更加自動化的操作，還需要投入大量的科學(xué)研究，對于我國來說，這是非常必要的一個研究，研究成熟之后將會對工業(yè)生產(chǎn)帶來極大的便利，同時也意味著我國的技術(shù)更向前邁一步，這將會是革命性的變化。而國外的機械手技術(shù)相對來說，比國內(nèi)的技術(shù)要更成熟一些，能夠?qū)崿F(xiàn)更多自動化的操作，機械化的水平更是逐步完善，可以完成人類基本上的動作，包括位置的準(zhǔn)確性、控制的速度、動作的靈敏性，這些國外的技術(shù)都是值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和借鑒，當(dāng)然國外目前也是存在缺陷的，一些觸覺、視覺性能的機械手還沒有完全研究成熟，這也是意味著我們研究該課題的重要性，而機械手的設(shè)計還要涉及到每一個系統(tǒng)細(xì)小的基本單元。隨著學(xué)科的相互滲透和大規(guī)模還有超大規(guī)模的集成電路等電子技術(shù)的發(fā)展，機械領(lǐng)域己經(jīng)拓寬了許多，使得機械系統(tǒng)由簡單到復(fù)雜，功能越來越強，精度越來越高，體現(xiàn)了生產(chǎn)力發(fā)展的進(jìn)步和趨勢。我國在這一領(lǐng)域的應(yīng)用研究距離國際水平還存在著一定的差距，特別是中小型企業(yè)由于資金和技術(shù)上的因素導(dǎo)致一些技術(shù)性的研究還是停留在原地，要想得到快速的發(fā)展需要國家政策的相關(guān)支持，鼓勵中小型的企業(yè)能向更加層次發(fā)展與創(chuàng)新，不僅帶動企業(yè)的發(fā)展，更是降低對環(huán)境的污染，對國家經(jīng)濟(jì)的推動。然而現(xiàn)在PLC的技術(shù)到了一個非常成熟的境界，不僅控制功能得到質(zhì)一樣的飛躍，功耗和體積日益減小，成本下降，可靠性增強，編程能力得到提高以及檢測故障的能力也得到提升，PLC決定了工業(yè)生產(chǎn)的方向，成為了自動化控制的支柱。這無疑是對機械手未來發(fā)展前景帶來了希望，特別是一些中小型企業(yè)的發(fā)展，降低投資的資金獲得等價先進(jìn)的生產(chǎn)水平能力。在20世紀(jì)中期，我國就開始對機械手的研究與發(fā)展。在1972年上海我國生產(chǎn)了第一臺機械手，隨著技術(shù)的完善和成熟，國家研究的投入使各省份開始大量的研制發(fā)展。為了實現(xiàn)機械手的全面推廣，國家把研究機械手這領(lǐng)域列入到五年計劃當(dāng)中，并投入了大量的資金發(fā)展，也成功的制造了一系列的機器人控制。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與成熟，當(dāng)今社會的發(fā)展趨勢下，社會主義市場經(jīng)濟(jì)控制的國民經(jīng)濟(jì)，傳統(tǒng)的工業(yè)流水線、復(fù)雜有害的成所、不適應(yīng)人類工作的環(huán)境等這一系列情況，運用而生的機械手將逐步代替人類工作，這是社會發(fā)展的必然趨勢，同時也是人類智慧的體現(xiàn)。而傳統(tǒng)的工業(yè)也無法滿足社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，也逐漸淘汰了，未來的發(fā)展將是推動社會進(jìn)步的重要體現(xiàn)，也是研究機械手實現(xiàn)自動化存在的意義。通過PLC編程控制機械手可以實現(xiàn)更加精準(zhǔn)性，位置的準(zhǔn)確度，速度的快慢，包括一些大件貨物的搬運以及打包等等，這些都是可以在PLC控制下實現(xiàn)，自動化的過程也會得到大大的簡化，減去繁瑣的工程。然而PLC與組態(tài)王的結(jié)合，更是實現(xiàn)了實時監(jiān)測機械手在工作當(dāng)中的運作，監(jiān)測運作過程中會出現(xiàn)的故障問題，這樣大大的減少了人類的工作，提高了工作的效率，出現(xiàn)故障問題我們都能在第一時間發(fā)現(xiàn)，并做出準(zhǔn)確的判斷，實現(xiàn)這樣的一體化的自動系統(tǒng)，需要我們在不斷實踐中摸索，在未來我國現(xiàn)代化發(fā)展過程中也會起到巨大的作用。2組態(tài)王Kingview 隨著集散型控制系統(tǒng)（DCS）的出現(xiàn)被熟知，在PC技術(shù)向工業(yè)領(lǐng)域滲透中占據(jù)特殊而重要的地位。
（1）20世紀(jì)60年代：計算機較少地用于工業(yè)過程控制中。
（2）20世紀(jì)70年代：隨著計算機控制技術(shù)的成熟逐漸在DCS中得到運用，但是軟件方面的技術(shù)仍然存在不足和封閉專用，導(dǎo)致其成本非常昂貴。 （3）80年代中后期：基于PC計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進(jìn)入市場，并發(fā)展壯大。美國wonderware公司推出第一個商業(yè)化組態(tài)軟件intouch。
（4）80年代末國外組態(tài)軟件進(jìn)入中國（開始不是很接納）
（5）90年代國內(nèi)開始研究并開發(fā)，各個國組態(tài)公司開始成立。
（6）90年代后期國內(nèi)組態(tài)產(chǎn)品開始成熟。
國外軟件商提供的組態(tài)軟件產(chǎn)品：
（1）德國Seimens公司的WinCC
（2）美國Wonderware公司的Intouch
（3）美國Intellution公司的iFix／Fix
（4）美國Rockwell公司的RSView
（5）美國NI的Labview
國內(nèi)自行開發(fā)的產(chǎn)品的組態(tài)軟件產(chǎn)品：
（1）北京亞控的組態(tài)王、三維力控科技的力控、
（2）昆侖通態(tài)的MCGS、易控、世紀(jì)星、紫金橋等使用軟件的工作階段劃分根據(jù)組態(tài)系統(tǒng)環(huán)境劃分，： （1）組態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境：根據(jù)組態(tài)王的軟件設(shè)計，自動化工程師為了能設(shè)計一個可靠的控制方案，同時能夠在組態(tài)王軟件支持下進(jìn)行應(yīng)用程序系統(tǒng)生成的一個工作環(huán)境。建立用戶所需要的數(shù)據(jù)庫文件，生成圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，這些開發(fā)環(huán)境下的系統(tǒng)能夠在組態(tài)運行環(huán)境中運行使用。（2）組態(tài)系統(tǒng)的運行環(huán)境：該運行環(huán)境可以實現(xiàn)投入實時運行，簡單的來說就是可以支持在線組態(tài)的設(shè)計技術(shù)，將目標(biāo)應(yīng)用程序可以在計算機內(nèi)存中實時運行，簡化繁瑣的流程，操作易于方便，且靈活性高等特點。同時組態(tài)運行環(huán)境在不退出的狀態(tài)下，可以進(jìn)入組態(tài)系統(tǒng)環(huán)境直接修改有問題的部分，而且修改的這部分在該組態(tài)運行環(huán)境下會直接生效運行，大大的提高了工作的效率也降低了成本價值。 按照成員構(gòu)成劃分，每一個功能都具有其一定的獨立性，而每個功能相對能實現(xiàn)較大的應(yīng)用，每個獨立的功能形式能組成一個集成軟件平臺，同時由若干個程序構(gòu)件組成，其中必備的典型組件包括：（1）工程管理器工程管理器是給設(shè)計的工程師提供了一個方便的操作界面，包括程序的搜索、新建、刪除、屬性、備份、恢復(fù)、開發(fā)和運行等一系列功能管理工具。但是在設(shè)計的過程當(dāng)中往往會遇到很多問題，例如：組態(tài)數(shù)據(jù)需要經(jīng)常備份、組態(tài)仿真界面需要借鑒別人成功的范例、同時還需要經(jīng)常了解保存的工程項目。這些繁瑣的步驟也給設(shè)計工程師帶來了額外的許多負(fù)擔(dān)，而且效率低下又容易出錯。工程管理器的簡單操作界面，使上述繁瑣的事情得到簡單化。（2）圖形界面開發(fā)程序為了能使設(shè)計的方案得到合理的實施，設(shè)計工程師需要在一個開發(fā)環(huán)境中生成相關(guān)的圖形系統(tǒng)，然后通過建立數(shù)據(jù)庫文件的信息，生成最終需要的目標(biāo)應(yīng)用程序，同時供運行環(huán)境運行時使用。（3） 圖形界面運行程序組態(tài)系統(tǒng)軟件運行的環(huán)境中，計算機內(nèi)存設(shè)計的圖形目標(biāo)系統(tǒng)及其圖形設(shè)計的運行程序，這些都能在計算機中實行實時運行狀態(tài)。（4）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序目前比較成熟的組態(tài)軟件已經(jīng)具備了獨立的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)件，這成熟的條件解決了很多問題，不僅提高了系統(tǒng)的實時性還增強了系統(tǒng)的處理能力，