基于S7-200PLC气动控制机械手项目

1 基于基于 S7 200PLC 的气动控制机械手项目的气动控制机械手项目 项目要求 项目要求 采用采用 PLC 为主组成的控制系统 控制若干个电磁阀 驱动机械手作伸出 下降 抓取为主组成的控制系统 控制若干个电磁阀 驱动机械手作伸出 下降 抓取 工件 上升 缩进 下降 放下工件 上升等动作 工件 上升 缩进 下降 放下工件 上升等动作 当选择手动调试时 通过各步的开关或按钮操作机械手进行单步的动作 当选择手动调试时 通过各步的开关或按钮操作机械手进行单步的动作 当选择自动时 按下启动按钮 机械手按当选择自动时 按下启动按钮 机械手按 BCD 拨码开关 两位 设定的循环次数 拨码开关 两位 设定的循环次数 自动进行上述动作的循环工作 循环工作次数完成 机械手自动停止工作 在自动循环过自动进行上述动作的循环工作 循环工作次数完成 机械手自动停止工作 在自动循环过 程中 若按下停止按钮 机械手在完成当前一个循环后停止 程中 若按下停止按钮 机械手在完成当前一个循环后停止 2 4 1 机械手控制方案设计机械手控制方案设计 1 机械手的基本构成机械手的基本构成 项目要求机械手实现机械手下降项目要求机械手实现机械手下降 夹紧工件夹紧工件 机械手上升机械手上升 机械手前伸机械手前伸 机机 械手下降械手下降 松开工件松开工件 机械手上升机械手上升 机械手后退 共机械手后退 共 8 步 步 为此 需要有以压缩空气为动力源的气缸 为此 需要有以压缩空气为动力源的气缸 1 控制机械手前伸 控制机械手前伸 后退的气缸 后退的气缸 机械手前伸机械手前伸 后退的气缸水平安装在机械手立柱托架上 该气缸活塞的端头安装升降气后退的气缸水平安装在机械手立柱托架上 该气缸活塞的端头安装升降气 缸构件 由双电控电磁阀控制气路来实现机械手前伸缸构件 由双电控电磁阀控制气路来实现机械手前伸 后退 后退 2 控制机械手上升 控制机械手上升 下降的气缸 下降的气缸 升降气缸垂直安装 气缸伸出端向下 该气缸活塞有上升 缩进 到位和下降 伸出 升降气缸垂直安装 气缸伸出端向下 该气缸活塞有上升 缩进 到位和下降 伸出 到位两个位置 由双电控电磁阀控制气路来实现升降 到位两个位置 由双电控电磁阀控制气路来实现升降 3 控制机械手对工件夹紧 控制机械手对工件夹紧 松开的气缸 松开的气缸 夹紧夹紧 松开工件的气缸构件安装在升降气缸活塞的端头 该气缸活塞端头装有夹紧松开工件的气缸构件安装在升降气缸活塞的端头 该气缸活塞端头装有夹紧 松松 开工件的机械爪 由单电控电磁阀控制气路来实现机械爪的夹紧开工件的机械爪 由单电控电磁阀控制气路来实现机械爪的夹紧 松开 松开 2 控制机械手气路的电磁阀控制机械手气路的电磁阀 共使用双电控电磁阀共使用双电控电磁阀 2 个 单电控电磁阀个 单电控电磁阀 1 个 各个电磁阀由个 各个电磁阀由 PLC 控制 控制 1 控制机械手前伸 控制机械手前伸 后退气缸的电磁阀 后退气缸的电磁阀 采用双电控电磁阀控制前伸采用双电控电磁阀控制前伸 后退气缸的气路 对控制气缸活塞伸出的电磁阀线圈通电 后退气缸的气路 对控制气缸活塞伸出的电磁阀线圈通电 将使机械手前伸 对控制气缸活塞缩进的电磁阀线圈通电 将使机械手前伸 两者应互锁 将使机械手前伸 对控制气缸活塞缩进的电磁阀线圈通电 将使机械手前伸 两者应互锁 2 控制机械手上升 控制机械手上升 下降气缸的电磁阀 下降气缸的电磁阀 采用双电控电磁阀控制上升采用双电控电磁阀控制上升 下降气缸的气路 对控制气缸活塞伸出 下降 的电磁阀下降气缸的气路 对控制气缸活塞伸出 下降 的电磁阀 图 2 4 1 气动控制机械手 2 线圈通电 将使机械手下降 对控制气缸活塞缩进 上升 的电磁阀线圈通电 将使机械线圈通电 将使机械手下降 对控制气缸活塞缩进 上升 的电磁阀线圈通电 将使机械 手上升 两者应互锁 手上升 两者应互锁 3 控制机械手夹紧 控制机械手夹紧 松开工件的气缸的电磁阀 松开工件的气缸的电磁阀 采用单电控电磁阀控制夹紧采用单电控电磁阀控制夹紧 松开气缸的气路 对电磁阀线圈通电 将使机械手夹紧工松开气缸的气路 对电磁阀线圈通电 将使机械手夹紧工 件 对电磁阀线圈断电 将使机械手松开工件 件 对电磁阀线圈断电 将使机械手松开工件 3 机械手动作位置检测的机械式磁敏传感器机械手动作位置检测的机械式磁敏传感器 共使用机械式磁敏传感器共使用机械式磁敏传感器 5 个 作为位置检测 检测信号送个 作为位置检测 检测信号送 PLC 输入端 输入端 1 机械手前伸 机械手前伸 后退气缸活塞位置传感器 后退气缸活塞位置传感器 2 个 个 安装对应缩进到位和伸出到位的位置传感器 该两个位置之间就是气缸活塞的行程 安装对应缩进到位和伸出到位的位置传感器 该两个位置之间就是气缸活塞的行程 活塞前伸或后退的速度可在气路中通过对流量阀的调节 达到对执行元件运动速度的控制 活塞前伸或后退的速度可在气路中通过对流量阀的调节 达到对执行元件运动速度的控制 2 机械手上升 机械手上升 下降气缸活塞位置传感器 下降气缸活塞位置传感器 2 个 个 安装对应上升到位和下降到位的位置传感器 安装对应上升到位和下降到位的位置传感器 3 机械手夹紧 机械手夹紧 松开气缸活塞位置传感器 松开气缸活塞位置传感器 1 个 个 夹紧夹紧 松开气缸长度短 不便于安装两个位置传感器 而且只要采用一个位置传感器检松开气缸长度短 不便于安装两个位置传感器 而且只要采用一个位置传感器检 测夹紧工件到位就可以达到目的 测夹紧工件到位就可以达到目的 对于松开工件 就是对于松开工件 就是 夹紧夹紧 的否定 即只要对电磁阀线圈断电就执行的否定 即只要对电磁阀线圈断电就执行 松开松开 动作 随动作 随 着线圈断电时间的推移 该气缸活塞逐步缩进而松开机械爪 不必检测是否着线圈断电时间的推移 该气缸活塞逐步缩进而松开机械爪 不必检测是否 松开松开 到位 到位 因而采用定时器控制机械手松开工件的时间 时间到表示已松开工件 因而采用定时器控制机械手松开工件的时间 时间到表示已松开工件 4 控制命令部分控制命令部分 1 手动单步 手动单步 自动循环选择开关自动循环选择开关 用一个选择开关实现机械手是手动单步动作还是自动多循环动作 当该开关合上时选用一个选择开关实现机械手是手动单步动作还是自动多循环动作 当该开关合上时选 择为自动多循环动作 由择为自动多循环动作 由 PLC 完成控制 当开关断开时选择为手动单步动作 完成控制 当开关断开时选择为手动单步动作 PLC 退出退出 控制 由手动开关实现控制 控制 由手动开关实现控制 2 手动单步时的操作开关 手动单步时的操作开关 安排在电磁阀控制线路中 对应机械手安排在电磁阀控制线路中 对应机械手 8 步动作 需步动作 需 8 个钮子开关 个钮子开关 3 多循环时的起动 多循环时的起动 停止停止 多循环时 用起动按钮起动机械手自动循环工作 为了使机械手能实现完成当前一个多循环时 用起动按钮起动机械手自动循环工作 为了使机械手能实现完成当前一个 循环工作后停止 专门用一个停止按钮 循环工作后停止 专门用一个停止按钮 5 循环次数设置循环次数设置 自动多循环工作时 通过两个自动多循环工作时 通过两个 BCD 码拨码开关来设置循环次数 码拨码开关来设置循环次数 PLC 控制机械手循控制机械手循 环工作 环工作 6 电源电源 因为自动多循环工作时 启动 停止按钮的指示灯电源为交流因为自动多循环工作时 启动 停止按钮的指示灯电源为交流 24V 所以需一个变压 所以需一个变压 器 将交流器 将交流 220V 降压为交流降压为交流 24V 为了使为了使 PLC 和一些元件稳定工作 添加直流和一些元件稳定工作 添加直流 24V 的稳压电源 的稳压电源 机械手控制系统中的操作开关 按钮及指示灯等都使用安全电压 机械手控制系统中的操作开关 按钮及指示灯等都使用安全电压 为了对元件起到保护作用 在主电路上添加了电源开关和熔断器 为了对元件起到保护作用 在主电路上添加了电源开关和熔断器 7 控制方案框图控制方案框图 图 2 4 2 机械手控制方案框图 3 8 机械手自动循环控制的方案流程图机械手自动循环控制的方案流程图 初始状态 初始状态 机械手处于上升并缩进到位 机械爪张开 机械手处于上升并缩进到位 机械爪张开 位置传感器 上升到位位置传感器 上升到位 SQ3 1 缩进到位 缩进到位 SQ1 1 伸出到位伸出到位 SQ2 0 下降到位 下降到位 SQ4 0 夹紧到位 夹紧到位 SQ5 0 2 4 2 机械手控制系统的主要元部件的选择机械手控制系统的主要元部件的选择 1 PLC 的选定的选定 选择用选择用 PLC 作为主要控制设备而不用单片机来控制 其原因在于 作为主要控制设备而不用单片机来控制 其原因在于 PLC 采用周期循采用周期循 环扫描的工作方式 通过环扫描的工作方式 通过 CPU 循环扫描并用周期性地集中采样 集中输出的方式来完成循环扫描并用周期性地集中采样 集中输出的方式来完成 控制 控制 PLC 的特点在于编程简单 使用方便 控制灵活 程序可变 功能强 便于扩充 的特点在于编程简单 使用方便 控制灵活 程序可变 功能强 便于扩充 性能价格比高 可靠性高 抗干扰能力强 是一种理想的控制系统主控设备 而用单片机性能价格比高 可靠性高 抗干扰能力强 是一种理想的控制系统主控设备 而用单片机 一般做成智能控制器或规模很小的控制系统 而且单片机系统的抗干扰能力一直是个难题 一般做成智能控制器或规模很小的控制系统 而且单片机系统的抗干扰能力一直是个难题 所以用所以用 PLC 作为主要的控制设备 作为主要的控制设备 选择西门子选择西门子 S7 200PLC 其基本单元输入输出共 其基本单元输入输出共 24 点 恰好能够满足项目的需要 点 恰好能够满足项目的需要 2 电磁阀 气缸与传感器的选定 电磁阀 气缸与传感器的选定 控制机械手动作的动力源采用气源 因而电磁阀与气缸都应在气动器材系列中选择 控制机械手动作的动力源采用气源 因而电磁阀与气缸都应在气动器材系列中选择 气缸活塞上都装有磁环 气缸伸出到位和缩进到位都装有磁感应传感器 磁性开关 气缸活塞上都装有磁环 气缸伸出到位和缩进到位都装有磁感应传感器 磁性开关 按照本项目的动作要求 进行如下选择 按照本项目的动作要求 进行如下选择 对应机械手垂直升降 需要控制升降的标准气缸 对应机械手垂直升降 需要控制升降的标准气缸 C Y59B 双电控二位五通电磁阀 双电控二位五通电磁阀 4V120 06 对应机械手横向伸缩 需要控制伸缩的双杆气缸 对应机械手横向伸缩 需要控制伸缩的双杆气缸 D C73 双电控二位五 双电控二位五 通电磁阀 通电磁阀 4V120 06 气缸活塞缩进到位和伸出到位的位置传感器都采用 气缸活塞缩进到位和伸出到位的位置传感器都采用 CXSM15 100 磁性开关 每个气缸需磁性开关 每个气缸需 2 个 缩进到位和伸出到位各一个 个 缩进到位和伸出到位各一个 对应机械手夹紧松开 需要控制夹紧松开的标准气缸 对应机械手夹紧松开 需要控制夹紧松开的标准气缸 C Y59B 和 和 MHZ 10D 机械爪机械爪 组件组件 单电控二位单电控二位 5 通电磁阀 通电磁阀 4V110 06 机械爪组件抓紧到位的位置传感器采用一个 机械爪组件抓紧到位的位置传感器采用一个 MHZ2 16D 磁性开关 磁性开关 机机械械手手在在 初初始始状状态态 机机械械手手 下下降降 YV2 机机械械手手 夹夹紧紧工工件件 YV1 ON 机机械械手手 上上升升 YV3 机机械械手手 伸伸出出 YV5 机机械械手手 下下降降 YV2 机机械械手手 松松开开工工件件 YV1 OFF 机机械械手手 上上升升 YV3 机机械械手手 缩缩进进 YV4 启启动动开开关关 ON SQ4 ONON SQ3 SQ2ON SQ4 ON 延延时时 1 5s ON SQ3 SQ1ON SQ5 ON 机机械械手手在在 初初始始状状态态 机机械械手手 下下降降 YV2 机机械械手手 夹夹紧紧工工件件 YV1 ON 机机械械手手 上上升升 YV3 机机械械手手 伸伸出出 YV5 机机械械手手 下下降降 YV2 机机械械手手 松松开开工工件件 YV1 OFF 机机械械手手 上上升升 YV3 机机械械手手 缩缩进进 YV4 启启动动开开关关 ON SQ4 ONON SQ3 SQ2ON SQ4 ON 延延时时 1 5s ON SQ3 SQ1ON SQ5 ON 图 2 4 3 机械手控制流程图 表 2 4 1 传感器和电磁阀元件表 4 3 BCD 码拨码开关组码拨码开关组 拨码开关组由两位拨码开关组由两位 BCD 码拨盘开关组成 可以设置十进制数码拨盘开关组成 可以设置十进制数 0 到到 99 用来设定机械 用来设定机械 手在自动方式下的循环次数 手在自动方式下的循环次数 采用如图所示的采用如图所示的 8421 码码 BCD 拨盘开关共两个组成开关组 为了节省拨盘开关共两个组成开关组 为了节省 PLC 的输入点 的输入点 采用采用 8421 码的数据输入码的数据输入 4 个点 用个点 用 PLC 的两个输出点分别作十进制数的个位和十位的位的两个输出点分别作十进制数的个位和十位的位 选 选 2 4 3 机械手控制系统的气动控制回路机械手控制系统的气动控制回路 1 机械手的气缸和电磁阀机械手的气缸和电磁阀 1 控制机械手上升 控制机械手上升 下降下降 双作用的气缸双作用的气缸 A 双电控电磁阀 双电控电磁阀 YV2 YV3 气缸气缸 A 活塞上升到位传感器活塞上升到位传感器 SQ3 下降到位传感器 下降到位传感器 SQ4 电磁阀线圈电磁阀线圈 YV2 通电 通电 Q0 1 气路控制气缸 气路控制气缸 A 活塞伸出 机械手下降 电磁阀线活塞伸出 机械手下降 电磁阀线 圈圈 YV3 通电 通电 Q0 2 气路控制气缸 气路控制气缸 A 活塞上升 机械手缩回 活塞上升 机械手缩回 2 控制机械手抓紧 控制机械手抓紧 松开松开 单作用气缸单作用气缸 B 单电控电磁阀 单电控电磁阀 YV1 气缸气缸 B 活塞带动机械爪抓紧到位传感器活塞带动机械爪抓紧到位传感器 SQ5 YV1 线圈接线圈接 PLC 的的 Q0 0 YV1 线圈通电 气缸线圈通电 气缸 A 活塞带动机械爪抓紧工件 活塞带动机械爪抓紧工件 YV1 线圈断电 松开工件 线圈断电 松开工件 3 控制机械手伸出 控制机械手伸出 缩回缩回 双作用的气缸双作用的气缸 C 双电控电磁阀 双电控电磁阀 YV4 YV5 气缸气缸 C 活塞缩回到位传感器活塞缩回到位传感器 SQ1 伸出到位传感器 伸出到位传感器 SQ2 电磁阀线圈电磁阀线圈 YV4 通电 通电 Q0 3 气路控制气缸 气路控制气缸 C 活塞带动机械手缩回 电磁阀线圈活塞带动机械手缩回 电磁阀线圈 YV5 通电 通电 Q0 4 气路控制气缸 气路控制气缸 C 活塞带动机械手伸出 活塞带动机械手伸出 2 机械手气缸活塞运动的速度控制机械手气缸活塞运动的速度控制 机械手气缸活塞运动的速度控制可通过在气路控制回路中增加速度控制元件例如流量机械手气缸活塞运动的速度控制可通过在气路控制回路中增加速度控制元件例如流量 阀的调节 达到对执行元件运动速度的控制 在这里 我们只讨论气路动作控制 阀的调节 达到对执行元件运动速度的控制 在这里 我们只讨论气路动作控制 2 4 4 机械手的机械手的 PLC 控制电路设计控制电路设计 1 确定确定 PLC 的输入输出点和外部设备的连接的输入输出点和外部设备的连接 1 输入 输入 启动按钮启动按钮 SB1 接接 I0 0 停止按钮停止按钮 SB2 接接 I0 1 缩回到位传感器信号缩回到位传感器信号 SQ1 接接 I0 2 伸出到位传感器信号伸出到位传感器信号 SQ2 接接 I0 3 上升到位传感器信号上升到位传感器信号 SQ3 接接 I0 4 表 2 4 2 BCD 码拨盘开关组 图 2 4 4 BCD 码拨盘开关 5 下降到位传感器信号下降到位传感器信号 SQ4 接接 I0 5 抓紧到位传感器信号抓紧到位传感器信号 SQ5 接接 I0 7 拨盘开关组拨盘开关组 20 位数字输入位数字输入 D0 接接 I1 0 拨盘开关组拨盘开关组 21 位数字输入位数字输入 D1 接接 I1 1 拨盘开关组拨盘开关组 22 位数字输入位数字输入 D2 接接 I1 2 拨盘开关组拨盘开关组 23 位数字输入位数字输入 D3 接接 I1 3 手动手动 自动选择开关自动选择开关 S1 接接 I1 5 2 输出 输出 抓紧抓紧 松开松开 YV1 线圈线圈 zsz 接接 Q0 0 下降下降 YV2 线圈线圈 zsx 接接 Q0 1 上升上升 YV3 线圈线圈 zss 接接 Q0 2 缩回缩回 YV4 线圈线圈 zsh 接接 Q0 3 伸出伸出 YV5 线圈线圈 zsc 接接 Q0 4 拨盘开关组十进制数个位位选拨盘开关组十进制数个位位选 SL0 接接 Q0 5 拨盘开关组十进制数十位位选拨盘开关组十进制数十位位选 SL1 接接 Q0 6 选自动循环时机械手工作指示灯选自动循环时机械手工作指示灯 L0 接接 Q1 0 选自动循环时机械手停止指示灯选自动循环时机械手停止指示灯 L1 接接 Q1 1 注意 注意 本项目主机的本项目主机的 1M 和和 2M 都接电源都接电源 24V 主机的主机的 1L 2L 3L 都接都接 GND 2 PLC 控制面板控制面板 按方案要求进行设计 按方案要求进行设计 手动手动 自动选择开关为自动选择开关为 S1 选用 选用 2 2 钮子开关 用其一档常开触点接钮子开关 用其一档常开触点接 PLC 的的 I1 5 自动循环运行的启动命令按钮为自动循环运行的启动命令按钮为 SB1 接 接 PLC 的的 I0 0 启动运行后 启动运行后 PLC 输出端输出端 Q1 0 信号点亮指示灯信号点亮指示灯 L0 自动循环运行的停止命令按钮为自动循环运行的停止命令按钮为 SB2 接 接 PLC 的的 I0 1 在自动循环运行时按下停止 在自动循环运行时按下停止 按钮 按钮 PLC 输出端输出端 Q1 1 信号点亮指示灯信号点亮指示灯 L1 机械手在完成当前循环后停止 机械手在完成当前循环后停止 3 循环次数设定器循环次数设定器 用用 BCD 拨盘开关组作为循环次数设定器 设定范围拨盘开关组作为循环次数设定器 设定范围 0 到到 99 设定器的数据送 设定器的数据送 PLC 的的 I1 0 到到 I1 3 PLC 输出点输出点 Q0 5 作为循环次数设定器 作为循环次数设定器 BCD 拨盘开关组 的个位选择 拨盘开关组 的个位选择 Q0 6 作为循环次数设定器 作为循环次数设定器 BCD 拨盘开关组 的十位选择 拨盘开关组 的十位选择 这样可节省这样可节省 PLC 用在循环次数输入方面的用在循环次数输入方面的 I O 点数 若两位十进制数的点数 若两位十进制数的 BCD 拨盘开拨盘开 关数据并行输入关数据并行输入 PLC 共需要 共需要 8 个输入点 本方法用个输入点 本方法用 PLC 输入输出点共计输入输出点共计 6 点 节省点 节省 2 点 点 4 PLC 对机械手的控制输出对机械手的控制输出 图 2 4 5 操作面板 6 PLC 通过输出点通过输出点 Q0 0 Q0 4 输出控制命令信号 控制机械手各部分气缸对应的电磁阀输出控制命令信号 控制机械手各部分气缸对应的电磁阀 线圈的通断 线圈的通断 当当 PLC 控制机械手的程序命令机械手进行下降运动时 控制机械手的程序命令机械手进行下降运动时 PLC 通过输出端通过输出端 Q0 1 发出发出 下降命令下降命令 ZSX 当当 PLC 控制机械手的程序命令机械手抓紧工件时 控制机械手的程序命令机械手抓紧工件时 PLC 通过输出端通过输出端 Q0 0 发出抓紧发出抓紧 命令命令 ZSZ 当 当 PLC 控制机械手的程序命令机械手松开工件时 控制机械手的程序命令机械手松开工件时 PLC 通过输出信号通过输出信号 Q0 0 0 发出松开命令发出松开命令 ZSZ 当当 PLC 控制机械手的程序命令机械手进行上升运动时 控制机械手的程序命令机械手进行上升运动时 PLC 通过输出端通过输出端 Q0 2 发出发出 上升命令上升命令 ZSS 当当 PLC 控制机械手的程序命令机械手进行伸出运动时 控制机械手的程序命令机械手进行伸出运动时 PLC 通过输出端通过输出端 Q0 4 发出发出 伸出命令伸出命令 ZSC 当当 PLC 控制机械手的程序命令机械手进行缩回运动时 控制机械手的程序命令机械手进行缩回运动时 PLC 通过输出端通过输出端 Q0 3 发出发出 缩回命令缩回命令 ZSH 机械手的机械手的 PLC 控制电路图见下图 控制电路图见下图 2 4 5 机械手的电气控制电路的设计机械手的电气控制电路的设计 1 电磁阀线圈控制电路设计电磁阀线圈控制电路设计 控制要求有手动和自动的切换 控制要求有手动和自动的切换 采用采用 2 2 钮子开关 钮子开关 3A 250VAC 作为手动和自动的切换开关 作为手动和自动的切换开关 自动时 电磁阀线圈由自动时 电磁阀线圈由 PLC 输出点输出点 Q0 0 到到 Q0 4 控制 控制 手动时 电磁阀线圈由手动开关操作实现单步操作 采用手动时 电磁阀线圈由手动开关操作实现单步操作 采用 7 个个 2 2 钮子开关钮子开关 3A 250VAC 作为手动单步操作开关 分别实现机械手的下降 作为手动单步操作开关 分别实现机械手的下降 夹紧工件夹紧工件 机械机械 手上升手上升 机械手前伸机械手前伸 机械手下降机械手下降 松开工件松开工件 机械手上升机械手上升 机械手后退等八机械手后退等八 个动作 由于开关触点有限 只能做升和降 伸和缩的互锁 若要完善 需扩展中间继电个动作 由于开关触点有限 只能做升和降 伸和缩的互锁 若要完善 需扩展中间继电 器 器 图 2 4 6 机械手的 PLC 控制电路图 图 2 4 7 电磁阀线圈控制电路 7 图图 2 4 7 中 中 K1 为抓紧为抓紧 松开电磁阀松开电磁阀 YV1 线圈 线圈 K2 为下降电磁阀为下降电磁阀 YV2 线圈 线圈 K3 为上升电磁阀为上升电磁阀 YV3 线圈 线圈 K4 为缩回电磁阀为缩回电磁阀 YV4 线圈 线圈 K5 为伸出电磁阀为伸出电磁阀 YV5 线圈 线圈 S1 为手动为手动 自动选择开关 自动选择开关 2 2 S2 为手动第为手动第 1 次下降开关 次下降开关 2 2 S3 为手动抓紧为手动抓紧 松开开关 松开开关 1 2 开关合上为抓紧 开关断开为松开 开关合上为抓紧 开关断开为松开 S4 为手动第为手动第 1 次上升开关 次上升开关 2 2 S5 为手动伸出开关 为手动伸出开关 2 2 S6 为手动第为手动第 2 次下降开关 次下降开关 2 2 S7 为手动第为手动第 2 次上升开关 次上升开关 2 2 S8 为手动缩回开关 为手动缩回开关 2 2 H1 为手动抓紧为手动抓紧 松开开关指示灯 松开开关指示灯 H2 为手动下降开关指示灯 为手动下降开关指示灯 H3 为手动上升开关指示灯 为手动上升开关指示灯 H4 为手动缩回开关指示灯 为手动缩回开关指示灯 H5 为手动伸出开关指示灯 为手动伸出开关指示灯 开关开关 S1 的触点的触点 1 2 接通时 为循环控制 接通时 为循环控制 开关开关 S1 的触点的触点 2 3 接通时 为手动控制 接通时 为手动控制 例如 开关例如 开关 S1 的触点的触点 2 3 接通时 机械手做手动单步调试 当开关接通时 机械手做手动单步调试 当开关 S2 的触点的触点 1 2 接通时 线圈接通时 线圈 K1 得电 机械手开始第一次下降 在第一次下降过程中出现了误操作 误得电 机械手开始第一次下降 在第一次下降过程中出现了误操作 误 合了第二次下降开关合了第二次下降开关 S6 时 机械手将停止动作 时 机械手将停止动作 手动操作时需观察机械手状态位置 操作流程如下 手动操作时需观察机械手状态位置 操作流程如下 第第 1 次下降 闭合次下降 闭合 S2 下降到位就断开 下降到位就断开 S2 抓紧工件 闭合抓紧工件 闭合 S3 抓紧到位就进入下一步 抓紧到位就进入下一步 第第 1 次上升 闭合次上升 闭合 S4 上升到位就断开 上升到位就断开 S4 伸出 闭合伸出 闭合 S5 伸出到位就断开 伸出到位就断开 S5 第第 2 次下降 闭合次下降 闭合 S6 下降到位就断开 下降到位就断开 S6 松开工件 断开松开工件 断开 S3 等待 等待 1 5 秒时间到进入下步 秒时间到进入下步 第第 2 次上升 闭合次上升 闭合 S7 上升到位就断开 上升到位就断开 S7 缩回 闭合缩回 闭合 S8 缩回到位就断开 缩回到位就断开 S8 2 机械手的主电路机械手的主电路 机械手的主电路见图机械手的主电路见图 2 4 7 图中 图中 WY1 为为 24V 稳压电源 稳压电源 TC1 为变压器 交流为变压器 交流 380V 24V 图 2 4 7 机械手的主电路 8 S0 为为 PLC 的电源开关 的电源开关 FU 为熔断器 为熔断器 250VAC 2A 2 4 6 机械手的控制程序设计机械手的控制程序设计 1 PLC 控制程序中的循环次数数据处理方法控制程序中的循环次数数据处理方法 本项目中在控制面板上用了两个拨码开关作为自动循环工作方式时循环次数设定器 本项目中在控制面板上用了两个拨码开关作为自动循环工作方式时循环次数设定器 通过该设定器 可设置机械手循环运行的次数通过该设定器 可设置机械手循环运行的次数 0 99 次 由于本项目所用的次 由于本项目所用的 S7 200 PLC 基本单元 在输入端只有基本单元 在输入端只有 14 个输入点 若把两个拨码开关的数据接线都用导线接入个输入点 若把两个拨码开关的数据接线都用导线接入 PLC 就需 就需 8 点输入 若把两个拨码开关的数据接线并联在一起 就只用点输入 若把两个拨码开关的数据接线并联在一起 就只用 4 点输入 同时点输入 同时 采用采用 Q0 5 Q0 6 两个输出端点来位选该设定器拨码开关的两个输出端点来位选该设定器拨码开关的 个位个位 或或 十位十位 数据 数据 从从 PLC 输入端取得数据之后 要对所取得的原始数据进行处理 下面介绍处理的方法 输入端取得数据之后 要对所取得的原始数据进行处理 下面介绍处理的方法 1 采用闪烁电路控制输入机械手循环运行次数 采用闪烁电路控制输入机械手循环运行次数 先对先对 个位个位 取数 取入的原始数据是取数 取入的原始数据是 8bit 的字节数 可表示为的字节数 可表示为 0000XXXX B 同样 同样 对对 十位十位 取数 取入的原始数据也是取数 取入的原始数据也是 8bit 的字节数 可表示为的字节数 可表示为 0000YYYY B 取入的数都 取入的数都 是非压缩是非压缩 BCD 码数据 暂存在码数据 暂存在 PLC 内部存储单元 内部存储单元 2 将 将 个位个位 十位十位 的数据处理成压缩的数据处理成压缩 BCD 码码 用移位指令把十位数用移位指令把十位数 0000YYYY B 的低四位移到高四位 变为的低四位移到高四位 变为 YYYY0000 B 个位数 个位数 经过处理之后仍为经过处理之后仍为 0000XXXX B 然后用逻辑或指令 把个位与十位的数据进行逻辑或操 然后用逻辑或指令 把个位与十位的数据进行逻辑或操 作 经过逻辑或之后 原来的两个非压缩作 经过逻辑或之后 原来的两个非压缩 BCD 码 变为用一个字节数表示两位十进制数码 变为用一个字节数表示两位十进制数 的压缩的压缩 BCD 码码 YYYYXXXX 2 机械手自动循环工作时的顺序控制功能图机械手自动循环工作时的顺序控制功能图 本项目设计的本项目设计的 PLC 控制程序编程方法采用置位控制程序编程方法采用置位 复位指令法的顺序控制编程方法 因复位指令法的顺序控制编程方法 因 而 机械手的顺序控制功能图设计见下图 而 机械手的顺序控制功能图设计见下图 3 内部操作元件说明内部操作元件说明 1 内部继电器 内部继电器 M0 0 机械手在初始状态标志 机械手在初始状态标志 图 2 4 8 机械手自动循环工作时的顺序控制功能图 9 M0 1 机械手第 机械手第 1 次下降标志 次下降标志 M0 2 机械手夹紧工件标志 机械手夹紧工件标志 M0 3 机械手第 机械手第 1 次上升标志 次上升标志 M0 4 机械手伸出标志 机械手伸出标志 M0 5 机械手第 机械手第 2 次下降标志 次下降标志 M0 6 机械手松开工件标志 用 机械手松开工件标志 用 T39 作松开时间控制 作松开时间控制 M0 7 机械手第 机械手第 2 次上升标志 次上升标志 M1 0 机械手伸出标志 机械手伸出标志 M2 0 机械手正处于 机械手正处于 8 步动作过程中的标志 步动作过程中的标志 M2 2 初始时若机械手未缩进到位时命令机械手回到缩进到位 初始时若机械手未缩进到位时命令机械手回到缩进到位 M2 4 初始时若机械手未上升到位时命令机械手回到上升到位 初始时若机械手未上升到位时命令机械手回到上升到位 M10 0 机械手在自动循环方式下的启动运行标志 机械手在自动循环方式下的启动运行标志 M10 1 初始步结束的时间标志 初始步结束的时间标志 2 定时器 定时器 T37 控制初始步结束时间 控制初始步结束时间 1 2s 的定时器 的定时器 T39 机械手松开工件定时器 机械手松开工件定时器 T40 T41 构成闪烁电路 用于采集拨盘开关数据 构成闪烁电路 用于采集拨盘开关数据 闪烁电路周期取闪烁电路周期取 0 2 1s 由调试确定 由调试确定 3 计数器 计数器 C1 选自动循环方式时 机械手工作循环计数器 计数预置值在 选自动循环方式时 机械手工作循环计数器 计数预置值在 VW16 中 中 4 采用位移采用位移 步骤图方法的顺序控制程序及其说明步骤图方法的顺序控制程序及其说明 1 气缸及控制步骤 气缸及控制步骤 控制机械手上升控制机械手上升 下降双作用气缸下降双作用气缸 A 控制机械手抓紧控制机械手抓紧 松开单作用气缸松开单作用气缸 B 控制机械手伸出控制机械手伸出 缩回双作用气缸缩回双作用气缸 C 实现机械手的下降实现机械手的下降 夹紧工件夹紧工件 上升上升 伸出伸出 下降下降 松开工件松开工件 上升上升 缩回等八个动作 缩回等八个动作 2 机械手控制系统位移 机械手控制系统位移 步骤图步骤图 机械手控制系统位移机械手控制系统位移 步骤图见图步骤图见图 2 4 9 气缸气缸 A 活塞伸出即为下降 缩进即为上升 活塞伸出即为下降 缩进即为上升 IA 下降到位传感器信号 下降到位传感器信号 SQ4 接接 I0 5 图 2 4 9 机械手控制系统位移 步骤图 10 IA 上升到位传感器信号 上升到位传感器信号 SQ3 接接 I0 4 气缸气缸 B 活塞伸出即为夹紧 缩进即为松开 活塞伸出即为夹紧 缩进即为松开 IB 夹紧到位传感器信号 夹紧到位传感器信号 SQ5 接接 I0 7 IB 松开即是不夹紧 可用 松开即是不夹紧 可用 I0 7 松开到位以定时器信号 松开到位以定时器信号 T39 表示 不用传感器 表示 不用传感器 气缸气缸 C IC 伸出到位传感器信号 伸出到位传感器信号 SQ2 接接 I0 3 IC 缩回到位传感器信号 缩回到位传感器信号 SQ1 接接 I0 2 3 控制程序 控制程序 从位移从位移 步骤图可见 没步骤图可见 没 有出现重叠信号 故在自动有出现重叠信号 故在自动 多循环不必设置标志 多循环不必设置标志 a 初始步 初始步 输入循环次数设置值 输入循环次数设置值 1 选择自动工作 将选择选择自动工作 将选择 开关开关 I1 5 闭合 并进入初始闭合 并进入初始 步步 M0 0 初始脉冲将有关内部继电初始脉冲将有关内部继电 器清零 器清零 若机械手不在原位 就若机械手不在原位 就 利用初始脉冲发归位命令使利用初始脉冲发归位命令使 机械手回到原位 机械手回到原位 2 初始步中 用初始步中 用 T40 和和 T41 构成闪烁电路 以用于采集拨构成闪烁电路 以用于采集拨 盘开关数据 闪烁电路周期应盘开关数据 闪烁电路周期应 调试确定 调试确定 0 2 1s 3 初始步中 初始步中 T40 上跳变时上跳变时 Q0 6 置置 1 用于采集拨盘开关 用于采集拨盘开关 十位数 十位数 T40 下跳时下跳时 Q0 5 置置 1 用于采集拨盘开关个位数 用于采集拨盘开关个位数 4 在在 Q0 6 1 时 从时 从 I1 0 到到 I1 3 输入拨盘开关十位数 并输入拨盘开关十位数 并 进行数据处理 送进行数据处理 送 VW12 5 在在 Q0 5 1 时 从时 从 I1 0 到到 I1 3 输入拨盘开关个位数 并输入拨盘开关个位数 并 11 进行数据处理 送进行数据处理 送 VW12 6 将拨盘开关十位数和个位将拨盘开关十位数和个位 数合并变换为整数 送数合并变换为整数 送 VW16 b 自动循环工作时的控制 自动循环工作时的控制 按循环次数顺序控制机械手完成按循环次数顺序控制机械手完成 8 步工作 循环次数计数完成 退出 步工作 循环次数计数完成 退出 机械手动作前的准备机械手动作前的准备 1 当选择手动时不进入当选择手动时不进入 PLC 控制 退出初始步 当选择自动时 控制 退出初始步 当选择自动时 I1 5 1 按下启动按 按下启动按 钮钮 I0 0 自动运行