基于S7-200PLC的机械手模型的控制系统设计
发任务书日期： 2013年2月 24 日
1、文档设计（范文）目的：
本次文档设计是对机械专业学生在文档前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。文档设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。
2、文档设计（范文）任务内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：
（1）设计任务：
1）设计电气控制原理图
2）进行PLC选型及I/O分配
3）PLC控制程序设计
4）机械手人机界面设计（应用组态软件MCGS设计）
5）按要求撰写设计说明书
6）绘制设计图样
（2）控制要求
1）控制系统设有手动、单周期、单步、连续和回原点5种工作方式，机械手在最上面和最左边且松开时，称为系统的原点状态（或称初始状态）。手臂上下直线运动、左右直线运动
2）机械手的工作是由气缸驱动的，气缸由对应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈两位置电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀（称为夹紧电磁阀）驱动的气缸控制。当机械手右移到位并准备下降时，为确保安全，须在右工作台无工件时才允许下降，并用光电开关进行有无工件检测。
3）机械手的动作过程说明如下：从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限手位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。由压力传感器确定夹紧后，定时1秒，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时光电开关检测右工作台上无工作，则下降电磁阀通电，机械手下降，下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。定时1秒，确认放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止，至此，机械手经过8步动作完成一个周期。
4）手爪夹紧动作
5）手臂采用电气驱动，由PLC发出控制脉冲控制步进电动机运转，实现手臂的进给和定位，手爪采用气压驱动。
（3）设计要求
1）主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与电气工程图纸，独立撰写一份文档范文，并绘制有关图表。
2）知识要求：学生在文档设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、钻研与实践，深化理论认识、扩展知识领域、延伸专业技能。
3）能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，完成资料的调研、收集、加工与整理，正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。
4）综合素质要求：通过文档设计，学生应掌握正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观、经济观与全局观。
（4）设计成果要求：
1）凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完的部分，不应出现缺页、少图纸现象。
2）对设计的全部内容，包括电气原理图、程序设计、人机界面设计均有清晰的了解。对设计过程、计算步骤有明确的概念有比较熟练的认识图纸能力。
3）说明书、计算书内容要精练，表述要清楚，取材合理，取值合适，设计计算步骤正确，各项说明要有依据，插图、表格及字迹均应工整、清楚、不得随意涂改。制图要符合机械制图标准，且清洁整齐。其他各项应符合本资料有关部分提出的要求。
3、文档设计（范文）成果要求（包括图表、实物等硬件要求）：
① 计算说明书一份
内容包括：设计任务要求的选型、程序设计、机械手人机界面、文档实习报告等。作 到内容完整，论证充分（包括经济性论证），字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号）、字数要求不少于2万字；撰写中英文摘要；提倡学生应用计算机进行设计、计算与绘图。
② 图纸一套
1）工艺过程图
2）人机界面
3）输入/输出端子地址分配
4）控制系统输入/输出电气原理图
5）端子接线图
4、主要参考文献：
[1] 西门子S7-200 Sysm系统中文手册
[2] SIMATIC S7 STEP7 V5.0使用入门
[3] 现代电气控制及PLC应用技术
[4] 工业组态软件与PLC应用技术
[5] 基于MCGS组态软件的机械手控制系统研制
[6] 电气控制与PLC原理及应用
[7] 邱公伟，可编程控制器网络通信及应用[M].清华大学出版社，2000
[8] 史国生，电器控制与可编程控制器技术[M].化学工业出版社，2004
5、本文档设计（范文）课题工作进度计划：
起 迄 日 期 工 作 内 容
2013.3.25-4.6
2013.4.7-4.15
2013.4.16-4.30
2013.5.1-5.10
2013.5.11-5.26
2013.5.27-6.10
2013.6.11-6.21