【正文】 ，則機(jī)械手停止工作。重新啟動(dòng)時(shí)，必須用手動(dòng)操作將機(jī)械手移回到原點(diǎn)，然后按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手又開始重新連續(xù)工作。在工作中若按下復(fù)位 按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 3 機(jī)械手的控制要求 機(jī)械手的控制具有手動(dòng)操作和自動(dòng)操作兩種方式。手動(dòng)方式時(shí)，有“單步操作”與“返回原位”兩種情況?！皢尾讲僮鳌鼻闆r下，用各按鈕來接通或斷開各負(fù)載；“返回原位”情況下，按下返回原位按鈕，機(jī)械手自動(dòng)回到原位狀態(tài)。自動(dòng)方式時(shí)，有“步進(jìn)操作”、“單周期操作”和“連續(xù)操作”三種情況。“步進(jìn)操作”時(shí)，每按一次起動(dòng)按鈕，向前執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作；“單周期操作”時(shí)，機(jī)械手在原位，按下啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)的執(zhí)行一個(gè)操作周期的操作，操作完成后停在原位（如果在 操作過程中按下停止按鈕，機(jī)械手停在該工序上，再按下啟動(dòng)按鈕，則又從該工序繼續(xù)工作，最后停在原位）；“連續(xù)操作”時(shí)，機(jī)械手在原位，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手就連續(xù)重復(fù)進(jìn)行工作（如果按下停止按鈕，機(jī)械手運(yùn)行到原位后停止），故機(jī)械手操作面板分布情況。如圖 ： 圖 PLC控制操作面板示意圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 4 驅(qū)動(dòng)元件和控制裝置的選擇 根據(jù)控制要求（圖 ）機(jī)械手所有動(dòng)作均采用電液控制，液壓驅(qū)動(dòng)，它的上升 /下降和左旋轉(zhuǎn) /右旋轉(zhuǎn)，均采用雙線圈三位電磁閥推動(dòng)液壓缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁發(fā)線圈通電就一直保持當(dāng)前狀態(tài)，直到相 反的線圈通電為止。 為了使動(dòng)作準(zhǔn)確，機(jī)械手上安裝了限位開關(guān) SQ1， SQ2 ， SQ3， SQ4 分別對(duì) 機(jī)械手進(jìn)行下降，上升，左旋轉(zhuǎn)，右旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作限制，別給出了動(dòng)作到位信號(hào)，另外還按上了光電開關(guān)， SP，負(fù)責(zé)檢查工作臺(tái) B上的工件是否移開從而產(chǎn)生無工件信號(hào)，為下一個(gè)工件的下放做準(zhǔn)備。 圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 5 機(jī)械手 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械手 PLC 輸入 /輸出設(shè)備的確定 機(jī)械手 PLC I/O 設(shè)備及 I/O 點(diǎn)編號(hào)的分配如圖 所示。從圖 、表 可知輸入輸出點(diǎn)分別為 18點(diǎn)和 5點(diǎn)。故可選擇合適 的 PLC機(jī)型： 圖 PLC輸入 /輸出分配 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 表 機(jī)械手 PLC I/O 設(shè)備及 I/O 點(diǎn)編號(hào)的分 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)編號(hào) 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)編號(hào) 下限位開關(guān) 手動(dòng)操作按鈕 上升 上限位開關(guān) 左旋 右限位開關(guān) 松開 左限位開關(guān) 下降 運(yùn)行方式選擇開關(guān) 單步操作 右旋 單周期操作 下降電磁閥 連續(xù)操作 夾緊電磁閥 返回原位按鈕 上升電磁閥 返回操作 原位顯示 啟動(dòng)按鈕 右旋電磁閥 停止按鈕 左旋電磁閥 根據(jù)控制要求分析，此系統(tǒng)為開關(guān)量順序控制系統(tǒng)。 選擇 PLC 機(jī)型 （ 1）輸入信號(hào) 位置檢測(cè)信號(hào)；左限位．右限位．上限位．下限位．共 4 個(gè)行程開關(guān)需要 4 個(gè)輸入端子； “無工件”檢測(cè)信號(hào)，用光電開關(guān)作檢測(cè)元件需要 1 個(gè)輸入端子； “工作方式”選擇開關(guān)有手動(dòng) ．單步．單周期和連續(xù)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．右旋．左旋．夾物．放物 6 個(gè)按鈕，也需要 6 個(gè)輸入端子； 自動(dòng)工作時(shí)，尚需啟動(dòng)按鈕．停止按鈕和復(fù)位按鈕，也需占 3 個(gè)輸入端子。 （ 2）輸出共有 8 個(gè)開關(guān)量控制信號(hào)；傳送帶 A，傳輸帶 B 運(yùn)行控制接觸器線圈。電磁閥：左旋轉(zhuǎn)，右旋轉(zhuǎn)，上升，下降，抓物和放物。機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作，需要有 1 個(gè)原點(diǎn)指示燈，也要占一個(gè)輸出點(diǎn)。所以，至少需要 6 個(gè)輸出信號(hào)。 依據(jù)性能結(jié)構(gòu)， I/O 點(diǎn)數(shù)，還有儲(chǔ)存容量，特殊功能等方面，在選擇中我們還要考慮到 ，功能要強(qiáng)結(jié)構(gòu) 要合理 I/O控制要適當(dāng)，輸入，輸出功能及負(fù)載能力要匹配，濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 還有對(duì)通信，系統(tǒng)響應(yīng)等要求，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)輸入輸出點(diǎn)分別為 18點(diǎn)和 8 點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)特別了選用西門子 S7200系列 CPU 226AC/DC/繼電器型 PLC。該系統(tǒng) 集成24輸入 /16輸出共 40個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)?？蛇B接 7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 248路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)。 26K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器， 2路獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID控制器。 2個(gè) RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通 訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 I/O 端子 還 可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些 4復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)。可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)。 26K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 2 個(gè) RS485通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI通訊協(xié) 議和自由方式通訊能力。 I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。 可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng) ， 完全能夠滿足本系統(tǒng)的控制要求。 CPU226 的簡(jiǎn)單介紹 描述 CPU 226 DC/DC/DC CPU 226 AC/DC/繼電器 物理特性 尺寸 (W X H X D) 196 x 80 x 62 mm 196 x 80 x 62 mm 重量 550 g 660 g 功耗 11 W 17 W 存儲(chǔ)器特性 程序存儲(chǔ)器 在線程序編輯時(shí) 16384 bytes 24576 bytes 非在線程序編輯時(shí) 24576 bytes 10240 bytes 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 10240 bytes 100小時(shí) /典型值 裝備 (超級(jí)電容 ) 100 小時(shí) /典型值 200天 /典型值 (可選電池 ) 200 天 /典型值 I/O特性 本機(jī)數(shù)字量輸入 24 輸入 24 輸入 本機(jī)數(shù)字量輸出 16 輸出 16 輸出 本機(jī)模擬量輸入 無 無 本機(jī)模擬量輸出 無 無 數(shù)字 I/O映 象區(qū) 256 (128輸入 /128輸出 ) 256 (128輸入 /128輸出 ) 模擬 I/O映 象區(qū) 64(32輸入 /32輸出 ) 64(32輸入 /32輸出 ) 允許最大的擴(kuò)展 I/O模塊 7 個(gè)模塊 7個(gè)模塊 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 允許最大的智能模塊 7 個(gè)模塊 7個(gè)模塊 脈沖捕捉輸入 24 高速計(jì)數(shù)器 24 總數(shù) 6 個(gè) 6個(gè) 單相計(jì)數(shù)器 6，每個(gè) 30KHz 6，每個(gè) 30KHz 兩相計(jì)數(shù)器 4，每個(gè) 20KHz 4，每個(gè) 20KHz 脈沖輸出 2 個(gè) 20KHz(僅限于 DC 輸出 ) 2個(gè) 20KHz(僅限于 DC 輸出 ) 延時(shí) (最大 ) 斷開到接通 2μs(, ) ， 15μs( 其它 ) 接通到斷開 10μs(, ) ，130μs( 其它 ) 切換 10ms 脈沖頻率 (最大 ) 20KHz( ) 1Hz 機(jī)械壽命周期 10,000,000(無負(fù)載 ) 觸點(diǎn)壽命 100,000(額定負(fù)載 ) 同時(shí)接通的輸出 55176。C 時(shí)，所有的輸出 (水平安裝 ) 45176。C 時(shí)，所有的輸出 (垂直安裝 ) 55176。C 時(shí)，所有的輸出 (水平安裝 ) 45176。C 時(shí)，所有的輸出 (垂直安裝 ) 兩個(gè)輸出并聯(lián) 是，僅輸出同組時(shí) 否 電纜長(zhǎng)度 (最大 ) 屏蔽 500 米 500米 非屏蔽 150 米 150米 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 6 機(jī)械手梯形圖的設(shè)計(jì) 機(jī)械手的控制屬于順序控制，采用步進(jìn)指令，根據(jù)說明機(jī)械手的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖形，很容易進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 梯形圖的總體設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)械手的工作方式情況，在選擇“單步操作”方式時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“單步操作”程序；在選擇“返回原位”方式時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“返回原位”程序；在選擇“自動(dòng)”方式時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“自動(dòng)程序”，其中自動(dòng)程序要在按鈕按下時(shí)才能執(zhí)行。 通用部分梯形圖設(shè)計(jì) 1)狀態(tài)器的初 始化：初始狀態(tài)器在手動(dòng)方式下被置位、復(fù)位。當(dāng)方式選擇開關(guān)處于“返回原位”時(shí)，按下返回原位按鈕（ ）時(shí)被置位；在“單步操作”（ ）時(shí)，復(fù)位。處于中間工步的狀態(tài)器用手動(dòng)作復(fù)位操作，即在方式選擇開關(guān)位于“單步操作”或“返回原位”時(shí)，中間狀態(tài)同步復(fù)位。 2）狀態(tài)器的轉(zhuǎn)換與啟動(dòng)：若機(jī)械手工作在自動(dòng)工作方式下，當(dāng)初始狀態(tài)器 S600被置位后，按下起動(dòng)按鈕，輔助繼電器 M575工作，狀態(tài)器的狀態(tài)可以一步步向下傳遞，即可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時(shí)，轉(zhuǎn)換啟動(dòng)繼電器 M575一直保持停機(jī)按鈕按下為止。另一 方面，采用 M100檢查機(jī)器是否處于原位。當(dāng) M575和 M100都接通時(shí)，從初始狀態(tài)器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 3）狀態(tài)器禁止轉(zhuǎn)化： 激活特殊輔助繼電器 M574，并用步進(jìn)指令控制狀態(tài)器轉(zhuǎn)換時(shí)，狀態(tài)器的自動(dòng)轉(zhuǎn)換就被禁止。 在“單周期”工作期間，按下停止按鈕， M574 應(yīng)被激勵(lì)并自保持，操作停止在現(xiàn)行工步，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，從現(xiàn)行工序重新開始工作， M574應(yīng)復(fù)位，即重新允許轉(zhuǎn)換。 在“步進(jìn)”工作方式時(shí)， M574應(yīng)始終工作，此時(shí)，禁止任何狀態(tài)轉(zhuǎn)換。單每按一下一次啟動(dòng)按鈕時(shí)， M574 斷開一次，允許狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一步。 在“手動(dòng)”工作方式（ 單一操作，返回原位）情況下，禁止進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，在手動(dòng)方式解除之后，按下啟動(dòng)按鈕，則狀態(tài)轉(zhuǎn)換禁止解除， M574復(fù)位。 PLC在啟動(dòng)時(shí)用初始化脈沖 M71使 M574自保持，以次禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換。直到按下啟動(dòng)按鈕。在執(zhí)行“單步操作”和“返回原位”程序時(shí)， M575一直不能被接通，而 M574濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 長(zhǎng)期被接通（按下啟動(dòng)按鈕除外）；執(zhí)行“步進(jìn)”程序時(shí)，每按一次啟動(dòng)按鈕， M574斷開一次， M575接通一次，狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一次；在執(zhí)行“單周期操作”程序時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕， M574斷開， M575 接通，狀態(tài)器的狀態(tài)可以一步一步向下轉(zhuǎn)換，直至按下停 止按鈕時(shí)， M574自鎖，狀態(tài)轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換被禁止，操作停止現(xiàn)行工序（再次按下啟動(dòng)按鈕時(shí)從現(xiàn)行工序開始工作）；在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時(shí)， M575一直接通到按下停止按鈕，此時(shí) M574一直不能接通。 手動(dòng)操作梯形圖 手動(dòng)操作方式由于不須要任何復(fù)雜的順序