【精品】多种工作方式机械手plc控制系统的设计——ist指令.ppt32

多种工作方式机械手 PLC控制系统的设计IST指令的使用,机械手能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工 等行业。,网络调研资讯,机械手的种类 按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式。按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等,网络调研资讯,机械手的应用 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件,网络调研资讯,机械手的构成 主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具），根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。自由度是机 械手设计的关 键参数。一般专用机械手有23个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电气执行器件（例如：电机、电磁阀等）的控制，来完成特定动作。控制系统的核心通常是单片机或PLC，通过对其编程实现所要功能。,网络调研资讯,学习目标 1进一步熟悉步进指令以及顺序控制设计的方法和技巧。 2了解由PLC实现的多种工作方式的PLC控制系统的程序结构 3掌握IST指令的使用。,学习情境3 机械手多种工作方式的PLC控制系统的设计,如图3-3-1所示是一气动机械手动作示意图，其功能是将工件从A处移送到B处。机械手臂的升降和左右移动分别使用了双线圈的电磁阀，在某方向的驱动线圈失电时能保持在原位，必须驱动反方向的线圈才能反向运动。电磁阀线圈YVl 、YV2、YV3、YV4对应的动作如图所示。机械手的夹钳使用单线圈电磁阀YV5，线圈通电时夹紧，断电时松开。限位开关SQl、SQ2、SQ3、SQ4分别对机械手的下降、上升、右行、左行进行 限位，夹钳不带限位开关，它是通过延时1s来表 示夹紧、松开动作的完成。,机械手的构成,机械手的控制要求,如图3-3-2所示是为机械手的操作面板，要求实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。（1）手动方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；（2）回原位方式时，按下“回原位”按钮，则机械手自动返回原位；（3）单步方式时，每按一次启动按钮，机械手向前执行一步；（4）单周期方式时，每按一次启动按钮，机械手只运行一个周期就停下；（5）连续工作方式时，在原位，按下启动按钮，机械手就会连续循环动作，如果按下停止按钮，机械 手运行完当前周期，到原位并停下；在传送工件的过 程中机械手必须升到最高位置才能左右移动，以防止 机械手在较低位置运行时碰到其他工件。,项目实施1 计算并分配I/O地址,项目实施2 设计电气原理图,重点是PLC接线图,图3-3-6 机械手控制系统PLC的I/O接线图,项目实施3 设计程序,在实际控制系统中，不仅可以采用基本指令和步进指令进行顺序控制，而且可以采用初始状态指令IST(FNC60)配合步进指令进行编程，初始状态指令IST可以简化复杂的顺序控制程序。它能自动设置与多种运行方式相对应的初始状态和相关的特殊辅助继电器。IST指令只能使用一次，且必须放在STL电路之前。,知识点1 初始状态指令IST的格式,梯形图中源操作数S表示的是首地址号，可以取X、Y和M，它由8个相连号的软元件组成。在图3-3-3中，由输入继电器X0X7组成。这8个输入继电器各自的功能如表3-3-2所示。其中X0X4同时只能有一个接通，因此必须选用转换开关。目标操作数D1和D2只能选用状态继电器S，其范围为S20-S899，其中D1、 D2表示在自动工作方式时所使用的最低、最高状态继电器号， D2 必须大于Dl 。,知识点2 初始状态指令IST的功能,（1） IST指令的执行条件满足时，初始状态继电器S0S2被自动指定功能，SO是手动操作的初始状态，Sl是回原位方式的初始状态，S2是自动运行的初始状态。（2）与IST指令有关的特殊辅助继电器有8个，其功能如表3-3-3所示。,知识点3 初始状态指令IST自动设置的部分特殊辅助继电器的动作内容,由IST指令自动设置的部分特殊辅助继电器的动作内容如图3-3-4所示，该梯形图不需要用户编制，只是等效相应特殊辅助继电器的功能。M8000是运行监视辅助继电器，在PLC运行时接通。,知识点4 初始状态指令IST的活用,IST指令活用情况1 与工作方式有关的8个输入信号没有按顺序安排时，用辅助继电器过渡，如图3-3-5 b)所示IST指令活用情况2 5种工作方式没有全用时，用辅助继电器过渡，如图3-3-5 c)所示,图3-3-5 IST指令输入元件号的处理,项目实施3 设计程序,此系统的程序结构 采用初始状态指令IST(FNC60)配合步进指令进行编程，程序共有4块，块0采用梯形图，其余3块采用SFC，块0初始化程序；块1手动方式程序；块2回原点方式程序；块3单步、单周期、自动循环方式程序,图3-3-7 机械手控制系统PLC的I/O接线图,项目实施4 安装与调试,安装指导1 实验台没有5个档位的转换开关时，用5个钮子开关代替，注意接线，所有输入器件共用一根公共线，并接到PLC输入侧的COM端子。技巧：尽量从试验台找相邻的 5个钮子开关，并记录每个钮子开关分别是代替哪种工作方式，例如：K0-手动方式安装指导2 6个动作分别需要一个手动按钮，回原位启动、自动启动和停止按钮，共需9个； 6个动作的手动按钮尽量安排在试验台一个模块上，并且让6个手动按钮相邻，回原位启动、自动启动和停止按钮安排在试验台另一个模块上，并且让这3个按钮相邻。记录9个按钮分别代替什么作用。例如:S0-夹紧,项目实施4 安装与调试,调试指导1 对I/O端子使用较多的系统，先进行硬件测试（1）测试输入信号 试验台厂家用钮子开关代替行程开关，为了形象地模拟行程开关，所用的钮子开关有的是向左为ON，有的是向右为ON，有的是向上为ON，有的是向下为ON，必须测试才知；所有输入信号必须测通、断2种状态。（2）测试输出回路 利用GX编程软件的软元件测试功能，注意:测试时，先将PLC置STOP方式，因为当PLC处于RUN方式时，如果某输出继电器例如Y0，程序逻辑运算为OFF，此时即使利用编程软件对Y0执行“强制ON”，Y0也为OFF。,项目实施4 安装与调试,调试指导2 调试时， 代替档位的5个钮子开关中任意时刻都只能一个闭合。例如：若想进行手动方式调试，那么将代替手动方式的钮子开关闭合，其余4种工作方式的钮子开关都必须断开。调试指导3 调试时，如果执行动作与控制要求不一致， 利用编程软件的监视功能观察动作对应的输出继电器的状态， 同时观察PLC面板上的对应的输出继电器指示灯的状态，以便排查故障。,项目实施4 安装与调试,调试指导3 执行动作异常的原因可能有以下几种：以Y0为例1、Y0不=1的异常原因（1）程序中所用条件不满足，例如：按钮或行程开关没闭合；（2）PLC工作方式不妥，没置RUN方式；2、 Y0=1却不执行相应动作的异常原因Y0端子的输出回路开路，例如：电源没提供、熔断器损坏、外部电源连线不正确或漏接,项目实施4 安装与调试,调试指导4机构执行动作，相应的行程开关状态应改变，例如： 机械手一旦下降，则上位行程开关应断开，然后才闭合下位行程开关；水平方向相似。一旦机械手右行，则应断开左位行程开关，然后才闭合右位行程开关,项目实施4 安装与调试,调试内容及步骤 1、先调试手动方式 将代替手动方式的钮子开关闭合，其余4种工作方式的钮子开关都必须断开。对每个动作分别逐个进行调试，例如：按下夹紧按钮，观察夹紧阀应该得电；按下松开按钮，观察夹紧阀失电。2、调试回原位方式 先在手动方式时，随意将机械手某个部件调离原位，例如：将上下移动机构的上位行程开关、下位行程开关都断开，代表该机构因异常停在竖直方向的某个中间位置，然后，将代替回原位方式的钮子开关闭合，其余4种工作方式的钮子开关都断开。按回原位启动按钮，观察回原位工作顺序,项目实施4 安装与调试,调试内容及步骤 3、调试单步方式 （1）先利用回原位方式，使机械手的每个机构都回到原位（M8044=1) ：夹钳松开，上限位行程开关闭合，左位行程开关闭合，其余行程开关全部断开。回原位完成后，M8043=1（2）将代替单步方式的钮子开关闭合，其余4种工作方式的钮子开关都断开（此时，S2=1）。按自动启动按钮，状态由S2转移到S20，下降阀得电，同时将上限位行程开关断开，然后将下限位行程开关闭合，由SFC知，此时已满足向下一步转移的条件，但在单步方式，状态不会由S20转移到S21，必须按自动启动按钮才实现转移。,项目实施4 安装与调试,调试内容及步骤 4、调试单周期方式（半自动方式） （1）先利用回原位方式，使机械手的每个机构都回到原位（M8044=1) 回原位完成后，M8043=1（2）将代替单周期方式的钮子开关闭合，其余4种工作方式的钮子开关都断开（此时，S2=1）。按自动启动按钮，状态由S2转移到S20，下降阀得电，同时将上限位行程开关断开，然后将下限位行程开关闭合，状态由S20转移到S21，其余以此类推。回到原位后，不再向S20转移，除非再一次按自动启动按钮，则又执行一次循环。,项目实施4 安装与调试,调试内容及步骤 5、调试连续方式 （全自动方式） （1）先利用回原位方式，使机械手的每个机构都回到原位（M8044=1) 回原位完成后，M8043=1（2）将代替连续方式的钮子开关闭合，其余4种工作方式的钮子开关都断开（此时，S2=1）。按自动启动按钮，状态由S2转移到S20，下降阀得电，同时将上限位行程开关断开，然后将下限位行程开关闭合，状态由S20转移到S21，其余以此类推。回到原位后，又向S20转移，不断循环。直到按停止按钮，则执行完当前循环后停在连续方式的初始状态S2。,拓展训练,去掉机械