机械手分选大小球的自动控制系统
【】本课题最终成功设计了一款智能型工业机械手系统，对所有的预期功能指标全部进行了实现，这款系统的设计内容包含了硬件系统和软件系统两个方面，工业机械手系统的整体框架以S7-200可编程控制器作为核心部分，并使用了等一些功能模块，通过S7-200可编程控制器对这些芯片和传感器的有序控制，完成了机械手臂下降、上升、左右移动、位置监测、功能自锁以及危险停车等功能。由于系统内部采用了大量的低功耗模块，另外系统整体的器件成本水平较低，使得这款工业机械手系统最终表现出的性价比非常高。本课题最终通过验证环节对这款工业机械手系统的工作状态进行了测试，通过多项输入参数的配置，本系统都表现出了预期应得的结果，数据表明该设计成果适合推广，能够有效的降低市面上相关产品的成本。
目录
引言 1
一、PLC的内部结构和工作原理 2
二、可编程控制器开发语言 3
三、硬件电路设计 4
四、软件系统设计 5
（一）启动机械手系统的设计 5
（二）停止机械手系统的设计 5
（三）机械手下降动作的设计 6
（四）机械手上升动作的设计 7
（五）机械手右移动作的设计 8
（六）机械手左移动作的设计 9
（七）夹紧动作的设计 9
（八）放松动作的设计 10
五、仿真系统设计 10
总结 14
参考文献 15
致谢 16
引言
随着科学技术的不断发展，工业领域中的各类系统对于可编程控制器的性能指标提出了越来越高的需求，互联网通信功能、数据打印功能、多核并行工作等较为新型的功能不断被嵌入到可编程控制器系统中，与此同时随着大规模集成电路技术的不断发展，可编程控制器内部电路体积不断被压缩，与此同时电路的功能和性能却在不断被丰富，更为重要的是成本也在不断下降。
设计S7200型PLC控制器的驱动电路，通过梯形图程序代码语言对各个功能进行实现。
能够实现对工业机械手的启动和停车功能，只有按下启动按钮后才可实现对机械手的上下左右和抓紧、松开动作的控制，当按下停车按钮后，一切动作都不可操作；
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升、下降、左移和右移位置的移动，并且能够实现抓紧和放松动作；
具有位置检测功能，当机械手臂上升到最高、最低、最左或者最右侧位置时，机械手臂自动停止移动，与此同时只有机械手臂处于最低位置时，用户才可以通过按钮实现机械手的左右移动。
一、PLC的内部结构和工作原理
我们都知道在工业控制系统中可编程控制器的稳定性要强于S7200可编程控制器等微处理器很多，在恶劣的环境干扰中可编程控制器能够有序的执行程序代码中的指令并实现各个功能模块的正常工作，正因为这项重要功能使得可编程控制器能够在工业系统中占据重要的地位，它强大的稳定性使得它得到了许多重要场合的信赖，如铁路交叉系统等一些需要高稳定性的控制场合，可编程控制器之所以具有如此高的稳定性得益于其内部硬件电路和软件工作两个方面，首先在硬件电路方面，可编程控制器内部各模块之间通常采用光耦或者电磁器件进行数据的传输，这样能够极大的保证数据传输的有效性，另外在可编程控制器内部电路中的元器件通常采用无触点形式，这样大大降低了干扰信号耦合到线路中的机率，同时较少的元器件使得整个控制电路板非常紧凑，具有较佳的防干扰能力，另外一方面主要得益于大规模集成电路和PCB制板技术，可编程控制器内部主控电路中基本上都是集成芯片来实现功能并且通过合理的PCB布局使得各个芯片电路之间实现信号数据的高效流通。在软件工作方面，可编程控制器对于程序代码的执行采用的是周期扫描的方式，即每个工作周期中中央处理器首先扫描输入输出接口的信号，扫描完毕后对输入输出接口进行锁存并执行内部的数据处理，这样就能够保证程序在执行期间不会受到外部干扰信号的影响。绝大多数可编程控制器内部都具备了热备功能，即控制系统内部具有两个相同的控制器部分，在工作期间两个控制器同步运行，其中主控制器能够实现控制功能，而从控制器则只运行不控制，一旦主控制器受到干扰而无法正常工作，那么从控制器则立即接替主控制器的工作，使得控制系统的工作出现零失误，可编程控制器的稳定性正是通过这一系列的抗干扰措施来实现的。
可编程控制器内部的主控电路全部采用PCB印刷板以及大量的集成芯片电路来实现，相比于过去的控制电路来说，将各种飞线连接而成的电路进行剔除，大大提升了可编程控制器工作的稳定性，与此同时其各类内部功能电路丰富，在大多数应用场合用户都不需要进行二次的电路开发改进，直接编写程序代码烧写后即可完成控制。
可编程控制器的编程语言外观多为开关形状，通过线路之间的连接实现信号的流通，具有较强的逻辑性，容易被理解，程序开发者能够根据预想的逻辑功能通过多个不同功能的开关符号进行连接，从而实现控制功能，对于编程过程来说非常简单，能够很快掌握，对于新手来说具有很大的入门优势。
可编程控制器的通用性主要表现在它能够在绝大多数工业系统中实现稳定的控制功能，在国内外的许多工业部门的各个角落都能够看到各种型号的可编程控制器，由于可编程控制器作为一个成熟的控制器来说其内部不但集成了用于实现数据运算的中央处理器部分，还对存储器、数字信号和模拟信号输入输出管脚控制器、总线控制器以及各类功能外设进行了集成，用户拿到手之后可以直接通过编写程序代码语言来进行控制，而用于实现程序代码编写的编译器安装非常简单并且程序代码的逻辑性非常清晰，容易被理解，对于新手来说非常容易上手，这个特点能够使得开发人员非常容易的开发出高性能的控制系统，更为重要的是这些系统的稳定性由可编程控制器自身决定，编程人员无需在开发过程中过多考虑系统工作过程中的状态以及是否会受到强烈的环境因素干扰等，所以它既能在保证最大稳定性又能使得开发难度降到最低，这样就能够极大的保证了可编程控制器在工业系统中的通用性和普遍性。
下面来对本工业机械手系统拟将要使用的这款S7200型可编程控制器的工作原理以及工作过程进行简要介绍，通过对这款经典的可编程控制器的开发资料进行了详细的介绍，可以发现这款机器的工作原理主要是通过输入采样、程序执行以及输出刷新这三个主要步骤来实现的，通过这三个先后的工作过程来实现整机的正常运行，在整个工业机械手系统工作过程中，按照时间先后的顺序可以将完整的工作状态划分成无数个相同的周期，每个周期则由输入采样、程序执行以及输出刷新来组成，下面对这三个阶段中可编程控制器所要执行的工作任务进行简要介绍。
目录
引言 1
一、PLC的内部结构和工作原理 2
二、可编程控制器开发语言 3
三、硬件电路设计 4
四、软件系统设计 5
（一）启动机械手系统的设计 5
（二）停止机械手系统的设计 5
（三）机械手下降动作的设计 6
（四）机械手上升动作的设计 7
（五）机械手右移动作的设计 8
（六）机械手左移动作的设计 9
（七）夹紧动作的设计 9
（八）放松动作的设计 10
五、仿真系统设计 10
总结 14
参考文献 15
致谢 16
引言
随着科学技术的不断发展，工业领域中的各类系统对于可编程控制器的性能指标提出了越来越高的需求，互联网通信功能、数据打印功能、多核并行工作等较为新型的功能不断被嵌入到可编程控制器系统中，与此同时随着大规模集成电路技术的不断发展，可编程控制器内部电路体积不断被压缩，与此同时电路的功能和性能却在不断被丰富，更为重要的是成本也在不断下降。
设计S7200型PLC控制器的驱动电路，通过梯形图程序代码语言对各个功能进行实现。
能够实现对工业机械手的启动和停车功能，只有按下启动按钮后才可实现对机械手的上下左右和抓紧、松开动作的控制，当按下停车按钮后，一切动作都不可操作；
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升、下降、左移和右移位置的移动，并且能够实现抓紧和放松动作；
具有位置检测功能，当机械手臂上升到最高、最低、最左或者最右侧位置时，机械手臂自动停止移动，与此同时只有机械手臂处于最低位置时，用户才可以通过按钮实现机械手的左右移动。
一、PLC的内部结构和工作原理
我们都知道在工业控制系统中可编程控制器的稳定性要强于S7200可编程控制器等微处理器很多，在恶劣的环境干扰中可编程控制器能够有序的执行程序代码中的指令并实现各个功能模块的正常工作，正因为这项重要功能使得可编程控制器能够在工业系统中占据重要的地位，它强大的稳定性使得它得到了许多重要场合的信赖，如铁路交叉系统等一些需要高稳定性的控制场合，可编程控制器之所以具有如此高的稳定性得益于其内部硬件电路和软件工作两个方面，首先在硬件电路方面，可编程控制器内部各模块之间通常采用光耦或者电磁器件进行数据的传输，这样能够极大的保证数据传输的有效性，另外在可编程控制器内部电路中的元器件通常采用无触点形式，这样大大降低了干扰信号耦合到线路中的机率，同时较少的元器件使得整个控制电路板非常紧凑，具有较佳的防干扰能力，另外一方面主要得益于大规模集成电路和PCB制板技术，可编程控制器内部主控电路中基本上都是集成芯片来实现功能并且通过合理的PCB布局使得各个芯片电路之间实现信号数据的高效流通。在软件工作方面，可编程控制器对于程序代码的执行采用的是周期扫描的方式，即每个工作周期中中央处理器首先扫描输入输出接口的信号，扫描完毕后对输入输出接口进行锁存并执行内部的数据处理，这样就能够保证程序在执行期间不会受到外部干扰信号的影响。绝大多数可编程控制器内部都具备了热备功能，即控制系统内部具有两个相同的控制器部分，在工作期间两个控制器同步运行，其中主控制器能够实现控制功能，而从控制器则只运行不控制，一旦主控制器受到干扰而无法正常工作，那么从控制器则立即接替主控制器的工作，使得控制系统的工作出现零失误，可编程控制器的稳定性正是通过这一系列的抗干扰措施来实现的。
可编程控制器内部的主控电路全部采用PCB印刷板以及大量的集成芯片电路来实现，相比于过去的控制电路来说，将各种飞线连接而成的电路进行剔除，大大提升了可编程控制器工作的稳定性，与此同时其各类内部功能电路丰富，在大多数应用场合用户都不需要进行二次的电路开发改进，直接编写程序代码烧写后即可完成控制。
可编程控制器的编程语言外观多为开关形状，通过线路之间的连接实现信号的流通，具有较强的逻辑性，容易被理解，程序开发者能够根据预想的逻辑功能通过多个不同功能的开关符号进行连接，从而实现控制功能，对于编程过程来说非常简单，能够很快掌握，对于新手来说具有很大的入门优势。
可编程控制器的通用性主要表现在它能够在绝大多数工业系统中实现稳定的控制功能，在国内外的许多工业部门的各个角落都能够看到各种型号的可编程控制器，由于可编程控制器作为一个成熟的控制器来说其内部不但集成了用于实现数据运算的中央处理器部分，还对存储器、数字信号和模拟信号输入输出管脚控制器、总线控制器以及各类功能外设进行了集成，用户拿到手之后可以直接通过编写程序代码语言来进行控制，而用于实现程序代码编写的编译器安装非常简单并且程序代码的逻辑性非常清晰，容易被理解，对于新手来说非常容易上手，这个特点能够使得开发人员非常容易的开发出高性能的控制系统，更为重要的是这些系统的稳定性由可编程控制器自身决定，编程人员无需在开发过程中过多考虑系统工作过程中的状态以及是否会受到强烈的环境因素干扰等，所以它既能在保证最大稳定性又能使得开发难度降到最低，这样就能够极大的保证了可编程控制器在工业系统中的通用性和普遍性。
下面来对本工业机械手系统拟将要使用的这款S7200型可编程控制器的工作原理以及工作过程进行简要介绍，通过对这款经典的可编程控制器的开发资料进行了详细的介绍，可以发现这款机器的工作原理主要是通过输入采样、程序执行以及输出刷新这三个主要步骤来实现的，通过这三个先后的工作过程来实现整机的正常运行，在整个工业机械手系统工作过程中，按照时间先后的顺序可以将完整的工作状态划分成无数个相同的周期，每个周期则由输入采样、程序执行以及输出刷新来组成，下面对这三个阶段中可编程控制器所要执行的工作任务进行简要介绍。
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