机电控制实训报告

河南机电高等专科学校设计说明书河南机电高等专科学校《机电控制》实训说明书专业：机电一体化技术班级：机电122班学号：120212216姓名：张争春2015年4月11日河南机电高等专科学校设计说明书1．本实训（论文）课题来源及应达到的目的：PLC控制系统系统，ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器，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。是工业控制的核心部分。2．本实训（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：实训要求：1、此次机电控制实训，同学进行各自自由组合，每组课题自行确定，大家结合实训课题和实训指导书进行确定。2、实训指导书上已给出实训详细步骤，大家根据实训步骤写出实训报告，按照PLC编程程序进行操作。成绩：教师（签名）：年月日河南机电高等专科学校设计说明书1目录一实训目的……………………………………………………………2二多控制模块化可拆串联机器人的认识…………………………3三多控制模块化机器人的安装……………………………………43.1、机器人电缆线及气路连接………………………………………43.2、S7-200PLC编程软件安装………………………………………53.3、PEC600编程软件的安装…………………………………………6四多控制模块化机器人的控制……………………………………74.1、机器人的手动控制………………………………………………74.2、机器人的PLC控制………………………………………………9五心得体会…………………………………………………………11河南机电高等专科学校设计说明书2一实训目的随着我国工业经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中即其人的运用是发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高精度加工，高精度定位等等工作，减少人类劳动。在机械行业中，机器人的运用越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的安装、零部件的搬运等等。目前，机器人已发展成为我国建设中的一个重要组成部分，它能完成高精度，高难度工作，并且结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的机器人制造技术及其应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机器人的研究和开发直接影响到我国轻工业行业生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。通过机电控制实训，就是让我们学习更多机器人的控制，学习更多控制简单机器人手臂、更重要的是利用PLC软件编程控制简单机器手臂等等。河南机电高等专科学校设计说明书3二多控制模块化可拆串联机器人的认识在实训开始的，在老师的带领下我们首先开始了对多控模块机器人的认识。模块化机器人有六个基本模块组成，按照机器人关节区分，可分为模块1至模块6，模块从1到6逐节组合。每一模块单独可以控制运行，模块本身末端有旋转运动、回转运动两种形式，六个模块组合之后构成类似工业串联机器人形式。每一模块采用透明式封装，可以直观的看到内部传动结构，运动情况。模块内部传动结构完全体现工业机器人特点并微缩，而且结构多样化。多空模块化机器人采用了工业上常用的同步带传动、蜗轮蜗杆穿传动以及齿轮传动等主要结构形式。如图一所示：图一河南机电高等专科学校设计说明书4三多控制模块化机器人的安装3.1机器人电缆线及气路连接在老师的带领下，我们首先开始了机械手臂的安装，即将其安装在工作台上进行固定，固定完成后便开始了机器人本体电缆线及气路的连接，机器人的本体线缆共有九条，分别从W1至W9，其具体连接线路如下图二所示：图二然后是控制柜电缆线连接以及运动控制卡电缆线的连接，运动控制卡电缆线的连接是将MAC-3002SSP4和MAC-3002SSP2运动控制卡安装到计算机内的PCI插槽上并固定好，控制柜内部有两条运动控制卡河南机电高等专科学校设计说明书5电缆，将他们分别连接到两块运动控制卡上并注意电缆线的连接不能松动。最后是电源线以及气路连接，直接将电源线插在电源插排上，为抗干扰和防止触电，控制柜需要进行第三种接地，接地线型号为1.5mm²以上。至于气路连接直接将气泵-电磁阀-手抓依次相连接好即可。3.2S7-200PLC编程软件的安装（1）PCL简介：可编程控制器简称PC（英文全称：ProgrammableController），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：ProgrammableLogicController）和可编程序控制器PC几个不同时期。（2）S7-200PLCS7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。S7-200PLC系列PLC是德国西门子公司生产的超小型化PLC。它适用于各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。在本控制系统中使用的PLC为CPU224XPCN。CPU224XPCN集成14输入/10输出工24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点，22K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器，2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口。该CPU还新增了多种功能，是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。河南机电高等专科学校设计说明书6如图三所示：图三3.3S7-200PLC编程软件STEP7-MicroWIN：编程器有简易型和智能型。简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大。S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Miro/WIN。本系统的的控制程序是基于西门子公司提供的STEP7-MicroWINV4.0incl.SP6编写的。该版本的编程软件将Modbus通讯指令库集于其中，无需另外安装，使用方便。将该软件安装于Windowsxp操作系统的计算机，进行PLC程序的编写。编写完成后，通过S7-200PLC专用编程电缆建立PC机与PLC的通讯，将程序下载到PLC，从而对系统进行控制。将安装包考至计算机上面，双击SETUP.EXE，开始按照步骤依次进行编程软件安装。河南机电高等专科学校设计说明书7四机器人控制4.1手动控制机器人手臂将手动控制区与本体控制区之间通过转接线相连接，一一对应相连接，按下表1所示连接。表1：手动控制区本体控制区插孔颜色说明插孔颜色1CP红1轴脉冲信号1CP红1DIP红1轴方向信号1DIP红2CP绿2轴脉冲信号2CP绿2DIP绿2轴方向信号2DIP绿3CP黄3轴脉冲信号3CP黄3DIP黄3轴方向信号3DIP黄4CP蓝4轴脉冲信号4CP蓝4DIP蓝4轴方向信号4DIP蓝5CP白5轴脉冲信号5CP白5DIP白5轴方向信号5DIP白6CP黑6轴脉冲信号6CP黑6DIP黑6轴方向信号6DIP黑电池阀红电磁阀信号电池阀红按照表1连接好转接线，如下图四，确认各电缆线和气路连接正河南机电高等专科学校设计说明书8确，启动气泵到预定压力，接通气路，进行控制机械手臂。图四利用机械手臂装夹零部件时，使机械手臂能从一固定位置，进行装夹起零件，移动到另一固定位置，如图五所示。图五河南机电高等专科学校设计说明书94.2CPU程序控制机器人手臂多模块机器人的PLC控制的原理是通过一个简单的PLC控制程序对可拆装模块化多控机器人控制系统的手抓进行控制，使我们初步掌握PLC主从站联机工作的过程及对硬件系统的控制方法。在此编写一段简单的控制程序为例，其条件为，上电无任何操作时，Q0.0输出，Q0.0指示灯亮；输入点I0.0接通，Q0.1输出，Q0.1指示灯亮；输入点I0.1接通，Q0.1输出，Q0.1指示灯灭；输入点I0.2接通，Q0.3输出，Q0.3指示灯亮；输入点I0.2断开，Q0.3停止输出，Q0.3指示灯灭；打开STEP7-Micro/WIN软件新建好项目后开始梯形图的输入，其最终程序的录入如图六所示。图六河南机电高等专科学校设计说明书10录入程序完毕，建立PC与PLC的通信，即可通过PLC编程电缆将程序下载至PLC；下载完成后，将PLC硬件模式切换回“RUN”模式，然后程序便开始运行，注意设备的变化。注意实验完成后，将资料光盘中的“可拆装模块化多控机器人.wap”，将其下载至S7-200PLC中，恢复PLC里原有的程序，否则系统可能不能正常运行。河南机电高等专科学校设计说明书11五心得体会在这个机电控制实训的过程中，我们首先根据设备要求，按照操作步骤，安装好机器人手臂，电缆线的连接，以及气泵的安装。其中，在整个过程中，最重要的是细心，要仔细把每个过程组装好，在操作的过程中，才可以避免错误的出现。然后我们按照实训步骤，一步步完成机电控制、操作。在实训的过程中，不仅仅是动手，而且要考虑设备的运动结构，传动形式，尺寸结构。最后还要充分理解整个机器人手臂的运动模式。总的来说，这次的机电控制实训，机器人手臂的操作给了我很好地锻炼。在整个实训过程中，基本上是对以前所学的专业知识的综合运用，通过这一次的控制实训，对所学的知识有了更好的理解，把所学的东西真正运用到实际中去，是对自己学习的一种肯定。这次的可以很好的提高自己的动手能力，重新认识和了解机器人的各种结构，也提高了自己的查阅书籍的能力。最后感谢老师在这个作品设计中的耐心指导。