第3章第4讲 工业机械手plc控制系统程序设计

3.3.1用户I/O设备的确定 由工作过程分析可知，本控制需设工作方式选择开关1个，占5个输入点；手动时设运动选择开关1个，占3个输入点；上、下、左、右4个位置检测开关，占4个输入点；无工件检测开关1个，占1个输入点；原点、启动、停止3个按钮，占3个输入点，共需16个输入点。输出设备有上升/下降、左移/右移电磁阀，占4个输出点；夹紧/松开电磁阀，占1个输出点；设原点指示灯1个，占1个输出点，共需6个输出点。,3.3 工业机械手PLC控制系统程序设计,广东交通职业技术学院,机械手操作面板布置如图3-53所示。,广东交通职业技术学院,工业机械手PLC控制系统I/O设备分配如表3-25所示。,广东交通职业技术学院,综合上面分析，在I/O口方面，需16个输入点；6个输出点，可选用FX2N-32MR型的PLC，这种PLC有16个输入点，16个输出点，可满足本例控制要求，不足之处是输入点没有裕量。考虑工艺流程及控制要求变动对输入点的需要，同时考虑15%的余量，可选FX2N-48MR型PLC，但设备成本大大增加。,3.3.2工业机械手控制系统PLC的选用,广东交通职业技术学院,根据工业机械手输入输出分配表，其I/O分配如图3-54所示。,3.3.3绘制PLC的I/O分配图,X010：手动 X013：单周期 X016：启动X011：回归原点 X014：连续运行 X017：停止X012：步进 X015：回原点启动,广东交通职业技术学院,回原点操作的状态转移图如图3-55所示。按下原点按钮SB1，通过状态器S10S12作机械手的回零操作，在最后状态中在自我复位前将特殊辅助继电器M8043置1，表示机械手返回原点。,3.3.4根据控制要求设计系统状态转移图,1、回原点操作的状态转移图,广东交通职业技术学院,自动运行的状态转移图如图3-56所示。由于功能指令性FNC60（IST）的支持，当工作方式选择开关SA2扳到“步进”、“单周期”、“连续” 方式时，该程序能使机械手实现所需的工作运行。,2、自动操作的状态转移图,广东交通职业技术学院,初始化程序如图3-57所示。由特殊辅助继电器M8044检测机械手是否在原点，M8044由原点的各传感器驱动，它的ON状态作为自动方式时允许状态转移的条件；另由特殊辅助继电器M8000驱动指令FNC60(IST)，设定初始状态。,图3-57初始化程序,3.3.5设计PLC控制程序（梯形图）,1、.初始化电路,广东交通职业技术学院,手动操作程序如图3-58所示。当工作方式选择开关SA2扳到“手动”位，运动选择开关SA1扳到所需运动方式，如“左/右”位时，按下起动按钮SB2，机械手左移；按下停止按钮SB3，机械手右移。同理，扳动SA1在“上/下”位时，操作SB2或SB3，可实现机械手的上升/下降运动等。,2、手动操作,广东交通职业技术学院,根据图3-55所示的回原点操作的状态转移图，可绘出如图3-59所示的步进梯形图。,3、回原点初始状态,广东交通职业技术学院,4、自动操作 根据图3-56所示的工业机械手自动运行状态转移图，可绘出如图3-60所示的自动操作步进梯形图。,广东交通职业技术学院,由于FNC60（IST）的支持，当工作方式选择开关SA2扳到“步进”、“单周期”、“连续”方式时，该程序能使机械手实现所需的工作运行。以“单周期”为例，其工作过程分析如下：。（1）、 机械手下降将工作方式选择开关SA2扳到“单周期”位，按动“启动”按钮SB2，M8041瞬间接通，给出状态转移开始信号，禁止转移继电器M8040则不能接通。因机械手已处于原点位置，原点指示灯亮，M8044接通，将状态器S20置ON，输出继电器Y0线圈接通，下降电磁阀得电，执行下降动作。同时，因机械手离开原点，上限位开关断开，原点指示灯灭。（2）、夹紧工件当机械手下降到位，下限位开关闭合，输入点X000接通，将状态器S21置ON，S20自动复位OFF，下降电磁阀断电，下降停止；同时，输出继电器Y002置ON，接通夹紧/放松电磁阀线圈，机械手执行夹紧动作，定时器T0通电计时。,广东交通职业技术学院,（3）、机械手上升定时器T0延时1 s动作，转至状态S22，使输出继电器Y001接通，上升电磁阀得电，机械手抓起工件上升。由于对Y002使用SET置位指令，夹紧/放松电磁阀仍得电，保持夹紧工件动作。(4)、机械手右移机械手上升到位，上限开关闭合，输入继电器X001接通，上升停止。状态转移到S23，接通输出继电器Y003，右移电磁阀得电，机械手抓住工件右移。（5）、机械手再次下降机械手右移动至右限位置，输入继电器X002接通，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电检测信号输入使X004接通，状态转移到S24，接通输出继电器Y000，下降电磁阀得电，机械手再次下降；若工作台上有工件，机械手暂时停止运动，待工件取走后，再执行下降工作。,广东交通职业技术学院,（6）、放松工件同上分析，当机械手下降到位，X000接通，下降停止。状态转移到S25，输出继电器Y002复位，夹紧/放松电磁阀断电，将工件放松。同时，启动定时器T1计时。（7）、机械手再次上升T1延时1 s后，状态转移到S26，接通输出继电器Y001，上升电磁阀得电，机械手再次上升。（8）、机械手左移机械手上升到上限位置，X001接通，上升停止。状态转移到S27，输出继电器Y004接通，左移电磁阀得电，机械手执行左移动作。（9）、回到原点机械手左移到位，X003接通，左移停止。同时，还有上限位信号、放松信号将M8044置1，机械手完成一个周期动作或到原点。次时，由于状态转移继电器M8041断开，机械手停在原点待命。,广东交通职业技术学院,若在机械手循环中途按动停止按钮SB3，就会接通禁止转移继电器M8040，机械手停止运行；再按启动按钮SB2启动脉冲继电器M8042将M8040断开，机械手断开，机械手从断点处开始继续运行，回到原点自动停止。 对于“连续”工作方式，由于按动启动按钮后，M8041总是接通，M8040总是断开，机械手能够实现连续自动循环；按动停止按钮后，M8041和M8040均是断开的，机械手运动到原点才停止。,广东交通职业技术学院,24 MPP AND X017 26 ANI X00227 AND X00128 ANI Y00429 OUT Y00330 LD X00631 MPS32 AND X01633 ANI X00134 ANI Y00035 OUT Y00136 MPP37 AND X01738 ANI X00039 ANI Y00140 OUT Y000,5、工业机械手PLC控制程序指令表由上述分析可知，工业机械手PLC控制程序指令表如下：0 LD X001 1 AND X0032 ANI Y002 3 OUT Y0054 LD M80006 FNC 60 X010 S20 S277 SET S016 STL S017 LD X00518 MPS19 AND X01620 ANI X00321 AND X00122 ANI Y00323 OUT Y004,广东交通职业技术学院,41 LD X00742 MPS43 AND X01644 SET Y00245 MPP46 AND X01747 RST Y00248 SET S150 STL S151 LD X01552 SET S1054 SET S1055 RST Y00256 RST Y00257 OUT Y00158 LD X00159 SET S1161 STL S1162 RST Y00363 OUT Y004,64 LD X00365 SET S12STL S1268 SET M804369 RST S1270 SET S272 STL S273 LD M804174 AND M804475 SET S2077 STL S2078 OUT Y00079 LD X00080 SET S2182 STL S2183 SET Y00284 OUT T085 K1086 LD T087 SET S22,广东交通职业技术学院,89 STL S2290 OUT Y00191 LD X00192 SET S23STL S2395 OUT Y00396 LD X00297 AND X00498 SET S24100 STL S24101 OUT Y000102 LD X000103