11.PLC控制氣動(dòng)機(jī)械手實(shí)訓(xùn)案例

PLC控制氣動(dòng)機(jī)械手實(shí)訓(xùn)案例一、機(jī)械手的工作過程與控制要求1?機(jī)械手概況：搬運(yùn)機(jī)械手將工件從左工作臺(tái)搬往右工作臺(tái)，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和各部分動(dòng)作的示意圖如圖8-59所示:亡移工仃愕壬機(jī)械H左移1—1下降rn/"—丄件!~iAB上升一一貳松圖8-59機(jī)械手工作過程示意圖（1）機(jī)械手所有的動(dòng)作均由氣壓驅(qū)動(dòng)。（2）它的上升與下降、左移與右移等動(dòng)作均由二位五通雙控電磁換向閥控制，即當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；下降電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手停止下降；只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上升。（3）機(jī)械手的夾緊和放松用一個(gè)二位五通單控電磁換向閥來控制，線圈通電時(shí)夾緊，線圈斷電時(shí)放松。2?機(jī)械手的工作過程：機(jī)械手的動(dòng)作順序和檢測元件、執(zhí)行元件的布置示意圖如圖8-60所示:原點(diǎn)指示松）沖限怕幵關(guān)啟動(dòng)—?—右移電磴閥上限初疔卜瞬電磁閥右阻悅開關(guān)卜叫原點(diǎn)指示松）沖限怕幵關(guān)啟動(dòng)—?—右移電磴閥上限初疔卜瞬電磁閥右阻悅開關(guān)卜叫%】上甩垃幵關(guān)I:升電磁閥FW1樓開無丄一迤光緊:夾鷺電猛閥上升電蹴同上4Q無|：作檢測!@:

復(fù)位、…（--7—」I夾緊電磁閥圖8-60機(jī)械手動(dòng)作順序和檢測元件、執(zhí)行元件布置示意圖（1）機(jī)械手的初始位置停在原點(diǎn)，按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手將依次完成下降一夾緊一上升一右移一再下降一放松一再上升一左移八個(gè)動(dòng)作。(2)機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動(dòng)作的轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的，而夾緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間來控制的。為保證安全，機(jī)械手右移到位后，必須在右工作臺(tái)上無工件時(shí)才能下降，若上一次搬到右工作臺(tái)上工件尚未移走，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)暫時(shí)等待。為此設(shè)置了一只光電開光，以檢測〃無工件”言號(hào)。3.控制要求(1序動(dòng)工作方式:利用按鈕對機(jī)械手每一動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制。例如，按“下降”按鈕，機(jī)械手下降，按“上升”按鈕，機(jī)械手上升。用手動(dòng)操作可以使機(jī)械手置于原位，還便于維修時(shí)機(jī)械手的調(diào)整；(2)單步工作方式：從原點(diǎn)開始，按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序，每按一下動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步的動(dòng)作后自動(dòng)停止。(3)單周期工作方式：按下啟動(dòng)按鈕，從原點(diǎn)開始，機(jī)械手按工序自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作，返回原點(diǎn)后停止。(4)連續(xù)工作方式：按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開始按工序自動(dòng)反復(fù)連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止按鈕，機(jī)械手自動(dòng)停機(jī)?；蛘邔⒐ぷ鞣绞竭x擇開關(guān)轉(zhuǎn)換到“單周期〃工作方式，此時(shí)機(jī)械手在完成最后一個(gè)周期的工作后/返回原點(diǎn)自動(dòng)停機(jī)。根據(jù)以上控制要求，操作臺(tái)面板布置示意圖如圖8-61所示:上升左移戰(zhàn)松啟動(dòng)◎◎◎?下降右稱滅第障止圖8-61機(jī)械手操作臺(tái)面板布置示意圖機(jī)械手的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳送裝置，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)械手垂直、水平和手爪的夾緊動(dòng)作。氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理如圖8-62所示:手科％社手Zj手科％社手ZjL圖8-62氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖1?機(jī)械手水平部分運(yùn)動(dòng)控制(1)當(dāng)電磁閥YV1通電時(shí)，機(jī)械手懸臂右移;(2)當(dāng)電磁閥YV1失電時(shí)，懸臂停止右移；?(3)當(dāng)電磁閥YV2通電時(shí)，機(jī)械手懸臂左移;?(4)?(4)當(dāng)電磁閥YV2失電時(shí)，懸臂停止左移;2?機(jī)械手垂直部分運(yùn)動(dòng)控制(1)當(dāng)電磁閥YV3通電時(shí)，機(jī)械手下降；(1)當(dāng)電磁閥YV3失電時(shí)，機(jī)械手停止下降;(1)當(dāng)電磁閥YV4通電時(shí)，機(jī)械手上升；(1)當(dāng)電磁閥YV4失電時(shí)，機(jī)械手停止上升;3?氣爪控制(1)當(dāng)電磁閥YV5通電時(shí)，氣爪夾緊；(1)當(dāng)電磁閥YV5失電時(shí)，氣爪松開；三、確定輸入輸出點(diǎn)數(shù)并選擇PLC1?輸入信號(hào)：輸入信號(hào)是將機(jī)械手的工作狀態(tài)和操作的信息提供給PLC。PLC的輸入信號(hào)共有17個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，需占用17個(gè)輸入端子。具體分配如下：(1)位置檢測信號(hào)有下限、上限、右限、左限共4個(gè)行程開關(guān)，需要4個(gè)輸入端子；(2)〃無工件”檢測信號(hào)采用光電開關(guān)作檢測元件，需要1個(gè)輸入端子；(3)〃工作方式”選擇開關(guān)有手動(dòng)、單步、單周期、和連續(xù)4種工作方式，需要4個(gè)輸入端子；手動(dòng)操作時(shí)，需要有下降、上升、右移、左移、夾緊、放松6個(gè)按鈕，需要6個(gè)輸入端子；自動(dòng)工作時(shí)，尚需啟動(dòng)按鈕、停止按鈕，也需占2個(gè)輸入端子。以上共需17個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)。2?輸出信號(hào)PLC的輸出信號(hào)用來控制機(jī)械手的下降、上升、右移、左移和夾緊5個(gè)電磁閥線圈，需要5個(gè)輸出點(diǎn)；

（2）機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作，需要有1個(gè)原點(diǎn)指示燈，也要占用1個(gè)輸出點(diǎn)。所以，至少需要6個(gè)輸出信號(hào)點(diǎn)。3.PLC的選擇：如果功能上再無其他特殊要求，則有多種型號(hào)的PLC可選用，此處選用FX2N-48MR。FX2N-48MR共有輸入24點(diǎn)，輸出24點(diǎn)，繼電器輸出。、I/O地址分配及PLC外部接線|1.I/O地址分配表輸入端子輸出端子名稱代號(hào)端子編號(hào)名稱代號(hào)端子編號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1X0機(jī)械手下降YV3Y0下降限位ST1X1夾緊/松開YV5Y1上升限位ST2X2機(jī)械手上升YV4Y2右移限位ST3X3機(jī)械手右移YV1Y3左移限位ST4X4機(jī)械手左移YV2Y4無丄件檢測SQX5原點(diǎn)指示燈L1Y5停止按鈕SB2X6手動(dòng)模式S11X7單步模式S12X10單周期模式S13X11連續(xù)操作模式S14X12下降按鈕SB3X13上升按鈕SB4X14右移按鈕SB5X15

左移按鈕SB6X16夾緊按鈕SB7X17松開按鈕SB8X202.PLC外部b接線圖根據(jù)對機(jī)械手的輸入輸出信號(hào)的分析以及所選的外部輸入設(shè)備的類型及PLC的機(jī)型，設(shè)計(jì)機(jī)械手PLC控制外部接線如圖8-63所示。卜限上甩右限左限無工件齣11leJz

手動(dòng)單砌連續(xù)下辟I■升右移卜限上甩右限左限無工件齣11leJz

手動(dòng)單砌連續(xù)下辟I■升右移來緊放松5?3SI1A■y312卩11312XODOTODOXODI70DIX002X0D3VOD2X004￥003XOCOY0D4X0D6K007COMK010X011X012X013VD05X014COMX015X016X017X020CCM—時(shí)'Sri?_.-Jr'XLMf此YV1F：亦圖8-63機(jī)械手PLC控制外部接線圖五、控制程序設(shè)計(jì)1?總體設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)思想：該機(jī)械手控制程序較復(fù)雜，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思想，采用“化整為零”的方法，將機(jī)械手控制程序分為公共程序、手動(dòng)程序和自動(dòng)程序，分別編出這些程序段后，在“積零為整”用條件跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行選擇，用這種設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)的控制程序運(yùn)行效率高，可讀性好。（2）主控程序：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)首先執(zhí)行公共程序，然后當(dāng)選擇手動(dòng)工作方式（手動(dòng)，單步）時(shí)乂007或者X010接通并跳至手動(dòng)程序執(zhí)行；當(dāng)選擇自動(dòng)工作方式單周期，連續(xù)時(shí)）時(shí)X007,X010斷開，而X011或X010斷開，而X011或X012接通則跳至自動(dòng)程序執(zhí)行。工作方式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)采取機(jī)械互鎖，因而此程序中手動(dòng)程

序中和自動(dòng)程序可采用互鎖，也可以不互鎖。機(jī)械手的主控制程序如圖8-64所示：公用程序XD12X011ZCIU7XU10XD12CJF0標(biāo)號(hào)F0標(biāo)導(dǎo)P1圖8-64圖8-64機(jī)械手的主控制程序2?公用程序設(shè)計(jì)（1）公用程序的作用：公用程序用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務(wù)，以及不同的工作方式之間相互切換的處理。2）公用程序,公用程序如2）公用程序,公用程序如8-65所示：TOC\o"1-5"\h\zX004X002￥001TI1I4-F勵(lì)>M8001M5I―I―II証T列}07M5I―—4-F曲t沁}K007[RST$20}X021K0i2RSTM7r1l：ND}圖8-65公用程序（3）公用程序解析左限位開關(guān)X004、上限為開關(guān)X002的常開觸點(diǎn)和表示機(jī)械手夾緊的Y001的常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，“原點(diǎn)條件”M5變?yōu)镺N。當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)狀態(tài)（M5為ON）,在開始執(zhí)行用戶程序（M8001為ON）系統(tǒng)處于手動(dòng)態(tài)狀態(tài)或自動(dòng)回原點(diǎn)狀態(tài)（M5為ON）,在開始執(zhí)行用戶程序（M8001為ON）系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)或自動(dòng)回原點(diǎn)狀態(tài)（X007為ON）時(shí)，初始步對應(yīng)的S0將被置位，為進(jìn)入單步、單周期和連續(xù)工作方式做好準(zhǔn)備。如果此時(shí)M5為OFF狀態(tài)，S0將被復(fù)位，初始步為不活動(dòng)步，即使按下啟動(dòng)按鈕也不能進(jìn)入步S20,系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方式下

工作。3?手動(dòng)控制程序的設(shè)計(jì)手動(dòng)程序分為點(diǎn)動(dòng)控制和單步控制兩部分；手動(dòng)操作不需要按工序順序動(dòng)作，所以可按普通繼電器程序來設(shè)計(jì)。手動(dòng)按鈕X013~X020分別控制下降、上升、右移、左移、夾緊、放松各個(gè)動(dòng)作。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖。其中在左、右移動(dòng)的梯形圖中加入了X002作為上限聯(lián)鎖，因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置時(shí)，才允許左右移動(dòng)；由于夾緊、放松、動(dòng)作是用單線圈雙位電磁閥控制，故在梯形圖中用“置位”、“復(fù)位”指令，使之有保持功能(1)點(diǎn)動(dòng)控制程序X013TL?3014^002X013TL?3014^002-HH>3017THXD20HF-.g卜■隆點(diǎn)或丄升點(diǎn)動(dòng)右樓rX002YOCOTOC\o"1-5"\h\zTIO五）X015X0i：r3Yl：ii：i4_-II—TH―X016藍(lán)「|「唱YD04__SET￥001RSTSET￥001RSTYD01圖8-66點(diǎn)動(dòng)控制程序(2)單步控制程序MQ13HQ□占5COO1￥口口2—II—1-^-1=~~―■-產(chǎn)VUnn~FIWtEH-MQ13HQ□占5COO1￥口口2—II—1-^-1=~~―■-產(chǎn)VUnn~FIWtEH-MQ17MO3OXU14XUOtf=<003VODD—II―i—4-+^—z=i-H—z+-H-YUO3xno2no□甘MQ1-7MO3O圖8-67單步控制程序MOO=4^003II—I4?自動(dòng)控制程序的設(shè)計(jì)：機(jī)械手自動(dòng)控制可分為單周期控制和自動(dòng)連續(xù)控制兩種方式；(1)自動(dòng)操作流程圖：由于自動(dòng)操作的動(dòng)作較復(fù)雜，可先畫自動(dòng)操作流程圖，用以表明動(dòng)作的順序和轉(zhuǎn)換條件，然后再根據(jù)所采用的控制方法設(shè)計(jì)程序。矩形框表示“工步”相鄰兩工步擁有向線段連接，表明轉(zhuǎn)換的方向。小橫線表示轉(zhuǎn)換條件。若轉(zhuǎn)換條件得到滿足則程序從上一工步轉(zhuǎn)到下一共步。自動(dòng)操作流程如圖8-68所示:I：醍位@皿松址時(shí)?I：隈也I：醍位@皿松址時(shí)?I：隈也?小周期圖8-68機(jī)械手自動(dòng)操作流程圖圖8-69機(jī)械手自動(dòng)控制主控程序(3)機(jī)械手自動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)圖8-70機(jī)械手自動(dòng)控制程序五、氣動(dòng)機(jī)械手控制案