1、编 号本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目： 本科毕业设计（论文）题目 PLC 对旋转机械手的设计物联网工程 学 院 电气工程及其自动化 专 业学 号 34567890 学生姓名 梁溪园 指导教师 颜文旭 副教授 二一六年六月设计总说明设计总说明在导师辛勤的教导中，即将完成三年的课程学习和生产实习，我已经熟练地掌握了CAD 制图、PLC 设计以及机械原理等专业课程方面的知识，对于自动化制造加工的工艺有了全面系统的理解，达到了学习的目的。我对于 PLC 对旋转机械手的设计这个课题，进行了大量的摸索探讨。通过导师的指导我对于 PLC 对旋转机械手的控制设计有了更新的认识。在导老师的协助下
2、，同时查阅了许多相关资料，了解了 PLC 的工作原理以及编写过程。操作时，与同学们进行充分的研究讨论再查找相关资料， ，一定要设计好这次的论文随着自动化技术的日益发展，越来越多的自动化技术被应用到工业制造中，如机械手、数控车床等，都在生产与加工中起着主要的作用，尤其是在修造行业，自动化的应用更加突出。一个技术性能良好的自动化系统，对于提高生产技术来说具有十分重要的意义。自动化系统的应用能够在涉及危险的生产中，代替大部分的体力劳动者辅助人工完成，还可以人和危险品隔离，避免直接接触对人体有害的物质。随着国内外对绿色能源需求的增加，光伏发电的需求也在增长，由于社会和科技的进步，自动化应用设备也越来越
3、普遍。近年来，为了实现高效可靠的焊接技术，很多制造厂家开始利用太阳能电池片的全自动串焊机。在过去的年代里，进口串焊机价格昂贵，一台普通的太阳能电池片全自动串焊机，约需四五十万美元；高性能的产品更是价格不菲。在中国由于劳动力过剩造成低价的劳动成本，廉价的报酬致使大多数制造厂家热衷于人工操作。自二十一世纪以后，中国研究出了自己的串焊机，价钱也远远比进口串焊机低至又低。价格低廉，使广大厂商努力向自动化发展。 相比手工焊接而言，自动串焊机具有产能高、成本低、焊接质量一至、可靠性高等等诸多优势，尤其是近年来人工成本逐年增加，招工人员成为各厂家老板越来越头疼的问题，自动串焊机能大量增加生产能力，减少人员开
4、支，大幅度的的减少了产品成本，提高同产品企业的立足能力。本文的自动串焊机已被广泛应用到太阳能电池片的焊接中。它是集焊接工艺、plc 控制、机密机械设计制造等多种技术于一体。其中旋转手臂更是在自动串焊设备中起着关键作用：1、它可以遵照制造工艺的需要，按照特定的顺序、位置和时间来实现工件的运送和安装。2、它能模仿人手和手臂的某些动作功能，来代替工人工作。3、它能大大的提高工作效率以及精度。对于焊接电池片这种高危以及精度要求高的重复性工作机械手的应用十分必要。而对于电池片的抓取和放置的重复性的工作过程，用 plc 的逻辑控制是最适合不过了。根据串焊机工作流程，为实现按照路线抓取，搬运电池片或某些具体
5、操作动作设计旋转手臂。旋转手臂集旋转、升降、抓起于一体的自动化机器人，主要由气缸在电磁阀的控制下旋转与升降，和吸盘配合完成抓取、移动和放置电池片的一系列动作，辅助焊接系统对电池片进行自动焊接。PLC 采用德国西门子公司生产的 s7-200 型 cpu224 进行控制,用自带编程软件 STEP 7 MicroWIN V4.0 SP3 编程。人机界面用无锡信捷电气股份有限公司生产的 B/TH765-N 触摸屏进行操作监视，用自带编辑软件 Twin V2.D.3n 做画面编辑。关键词：机械手；触摸屏；传感器；程序可编程控制器(PLC)； CPU224；AbstractIABSTRACTIt目录目 录
6、第 1 章 绪论 .11.1 二级标题 .11.1.1 三级标题 .1第 2 章 字体字号与页面设置 .32.1 字体字号 .32.1.1 科学技术 .32.2 页面设置 .3第 3 章 图与公式的格式要求 .53.1 图 .53.1.1 图及图题标注范例 .53.1.2 公式及其标注范例 .5第 4 章 表的格式要求 .74.1 表的格式 .74.1.1 表范例 .74.2 表的内容 .7第 5 章 结论与展望 .95.1 结论 .95.2 不足之处及未来展望 .9参考文献 .11致 谢 .12附录 A： 作者在校期间发表的论文 .13附录 B： XX.14江南大学本科生毕业设计0第 1 章
7、 绪论旋转机械手是由气压机械设备、PLC、HMI、电磁控制和光电检测装置组成，他可以模仿人工操作、可循环编写程序、自动化控制、还能在三维空间里实现动作的自动化机电一体设备。1.1 设计旋转机械手的意义本论文是为旋转机械手研制的一个控制系统，对于提高自动串焊机的自动化性能起着必要性的意义。本课题就是为了一课题，选择 PLC 作为旋转机械手的核心系统，用来提搞旋转机械手的自动化性能。1.2 设计旋转机械手的目的1.2.1 了解旋转机械手工作原理1.2.2 了解旋转机械手的组成及各部分之间的关系1.2.3 掌握可编程逻辑控制器（PLC）使用方法1.2.4 掌握机械手和 PLC 连接方式以及控制系统设
8、计方法1.2.5 研究 PLC 控制机械手臂抓取和放置电池片再通过控制焊接系统对电池片进行自动焊接1.2.6 设计初步的人机操作界面。可通过其操作实现控制功能1.3 研究范围及要达到的技术要求1.3.1 正确选用机械手和 PLC 类型1.3.2 绘制 I/O 分配1.3.3 设计梯形图1.3.4 写出指令表1.3.5 模拟调试本科生毕业设计（论文）题目1第 2 章 PLC 的介绍与选择控制旋转机械手可以说是五花八门，有用继电器的、有用 plc 的、也有用单片机的。其中 PLC 的灵活性于稳定性最高，因此，选择 PLC 来实现这次设计。2.1 可编程控制器的特点PLC 是集电脑、网络和电磁控制为
9、一体的自动化控制系统，是专为自动化生产而制造的设备，在各个工业控制的领域被广泛应用。它以 cpu 为核心，结合已编写的控制程序来控制各种运算，然后通过 I/O 接口电路来控制机械运行。 2.2 PLC 的选型2.2.1 注意事项选择可编程控制器，首先要考虑 I/O 接口的点数，内存的容量，其次是环境影响，指令运行，扩展模块等。然后还要考虑其经济性和实用性。2.2.2 常用 PLC经过这些年的发展，plc 型号逐渐增加，技术逐渐成熟，生产厂家的产品大体类同，但区别还是有的。表 2-1 列出了部分 PLC 生产商与主要产品产家名称 主要产品西门子公司 SIMATIC S7-400/ SIMATIC
10、 S7300 SIMATIC S7200 三菱 FX2N/ FX 1N/ FX 1S、QnA 、Q欧姆龙 CPM1A/2A、CQM1H、C200HX/HG/HE 及 SYSMAS CJ 系列表 2-1 常用 PLC 厂家及主要产品欧姆龙突出的特点：操作简便；强劲通讯；丰富的扩展；以及更加小型化三菱的是目前国内外具有普遍性的小型 PLC。 西门子 S7-200 强大功能使其适用于各个行业，各种场合中的各种的自动化。不管是单独运行或者是组网运行都能实现各种繁琐操作。2.2.3 确定型号 S7-224xp对于旋转机械手，利用 PLC 控制或者利用其它形式相比而言，我选用西门子 S7-224xp来做主
11、控系统。 2.2.4 技术资料S7-200 主要优势从以下几点可以看出： 极高的可靠性 极丰富的指令集 易于掌握 便捷的操作 丰富的内置集成功能 实时特性 强劲的通讯能力江南大学本科生毕业设计2 丰富的扩展模块S7-200 有一下几种供我们使用。1、CPU 221 2、CPU 2223、 CPU 224 4、CPU 224XP 5、CPU 226。本次选择的西门子 S7-200 系列 PLC CPU224xpCPU224xp：完全可以满足一些中小型复杂控制系统的要求CPU224xp 性能参数主要性能集成 14 输入/10 输出共 24 个数字量 I/O 点，2 输入/1 输出共 3 个模拟量
12、I/O 点，可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 168 路数字量 I/O 点或 38 路模拟量 I/O 点其他性能20K 字节程序和数据存储空间，6 个独立的高速计数器(100KHz)，2个 100KHz 的高速脉冲输出，2 个 RS485 通讯/编程口，具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力特点本机还新增多种功能，如内置模拟量 I/O，位控特性，自整定 PID 功能，线性斜坡脉冲指令，诊断 LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量 I/O 和强大控制能力的新型 CPU。产品尺寸 1408062mm2.3 本章小结本章主要是对设备进行选型，选择 plc 为西门子 S7-2
13、00CPU224xp 型，触摸屏为信捷B/TH765-N本科生毕业设计（论文）题目3第 3 章 图文说明这个程序利用 s7200 系列 PLC 作为主控系统，因此就以 s7200 来说明 PLC 的技术性能。3.1 控制系统s7200 系列 PLC 硬件由输入模块、输出模块、cpu 模块组成，其 PLC 的控制系统如图3-1。系统电源有些在 CPU 模块内，也有单独作为一个单元的，编程器一般看作 PLC 的外设。PLC 内部采用总线结构，进行数据和指令的传输。3-1PLC PLC 控制系统示意图外部输入的各种信号输入 PLC，经过输入模块存储数据；经 cpu 处理后储存到输出模块；经端子驱动外部设备。PLC 输入输出接口的安全保护如果输出控制电感类东西是，应该在电感设备两端加上电阻、电容或者二极管，用来减弱高压脉冲对 plc 的冲击。图 2-2 为 I/O 的保护接线图。图 3-2 输入输出口的保护3.2 控制要求旋转机械手工作原理如图 3-3 所示，其任务是将右边工作台上的工件运到左边工作台上。机械臂原点在左边工作台上，进入状态时，首先是机械臂右旋，到右旋到位时，右旋限
