【文章內容簡介】 較高、輸出有高速脈沖信號等情況時，要考慮輸入 /輸出點的形式，最好采用晶體管形式輸出。對帶有部分模擬量控制的ｗ裝置等。 2 輸入 /輸出的點數(shù)： I/O 點數(shù)可以衡量 PLC 規(guī)模的大小。準確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調整和擴充，在實際統(tǒng)計 I/O 點數(shù)基礎上，一般應加上10%20%的備用點數(shù)。多數(shù)小型 PLC 為整體式，具有體積小、價格便宜等優(yōu)點，適于工藝過程 比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結構的 PLC 采用主機模塊與輸入模塊、功能模式塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多、控制要求復雜的系統(tǒng)。 此外，還應考慮用戶儲存器的容量、 PLC 的處理速度是否能滿足實時控制的要求、編程器與外圍設備的選擇等。 本設備控制的對象是一個開關量控制的系統(tǒng)，同時利用脈沖控制步進店動機的 PLC的機械手控制 9 運轉，故應采用晶體管形式的輸出。松下 FPO 系列小型 PLC 具有性價比高、功能完善、指令豐富等優(yōu)點，能滿足本對象各項控制性能要求，因此，本系統(tǒng)采用 松下 FPO 系列的 FPO—— C16T 作為基本模塊，能輸出兩路脈沖信號進行步進電動機的控制。由于輸入輸出點不夠，擴展一個 FPO—— E16RS 模塊。 3 電源模塊的選擇： 采用 Dm150 系列開關電源。其特點是輸出功率大，體積小，重量輕，可靠性高，適應寬范圍的輸入電壓波動，具有完備的過電壓、過電流保護功能。 主要參數(shù)： 輸入交流電壓： 110~220V/50Hz、 60Hz 輸出直流電壓： 24V/ 最大功率： 156W 工作環(huán)境： 10~40 度 4 . 步進電動機的選擇： 采用二相八拍混合式步進電動機，主要 特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉矩等特點。型號： 42BYGH101。 快接線插頭中的紅色表示 A相，藍色表示 B 相。 使用時如果發(fā)現(xiàn)步進電動機轉向不對時可以將 A 相或 B相兩根線對調。 （ 1） .步進電動機驅動模塊 采用中美合資 SH 系列步進電動機驅動器，主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分等。如下圖所示。 驅動模塊 電源輸入部分由電源模塊提供，用兩根導線連接，注意極性。 信號輸入部分：信號源由 FPO 主機提供。由于 FPO 提供的電平為 24V，而輸入部分的電平為 5V，中間加了保護電路。 PLC的機械手控制 10 輸出部分：與步 進電動機連接，注意相序。 （ 2.）傳感器 采用接近開關作為手爪旋轉和底盤旋轉限位檢測用 。采用微動開關作為橫軸、縱軸限位檢測用。 接近開關：接近開關有三根連接線（紅、藍、黑）紅色接電源的正極、黑色接電源的負極、藍色為輸出信號，當與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。 微動開關：當擋塊碰到微動開關動作（常開點閉合）。 （ 3） FPO 模塊 由松下 FPO 系列 PLC 晶體管輸出的主機，具有高速運算能力、 PID 調節(jié)功能，同時可以輸出兩路脈沖控制兩臺電動機的優(yōu)點。輸出兩路脈沖梯 形圖及 f/t。 （ 4） 直流電動機 采用 36ZY512型直流電動機。輸入電壓為 12~24V,由 FPO 模塊控制電動機正反轉。 （ 5）旋轉碼盤 機械手每旋轉 3 度發(fā)出一個脈沖。 控制流程圖 機械手工作流程圖如下圖所示。把可編程序控制器主機上的 RUNPROG 的開關撥在 RUN 上，如果機械手不在初始位置上，步進電動機開始運轉（橫軸向手爪那邊移動，豎軸向上移動）。歸位后首先橫軸步進電動機工作，橫軸前伸；前伸到位后，手抓電動機得電帶動手爪旋轉；當傳感器檢測到限位磁頭時，電動機停止， PLC 控制電磁閥動作，手張開 ；延時一段時間，豎軸步進電動機工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復位，手爪加緊；延時過后，豎軸上升，同時橫軸縮回、底盤都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉，然后豎軸下降，電磁閥動作，手張開；延時后豎軸上升復位；然后開始下一周期動作。 PLC的機械手控制 11 圖 、硬件設計 1 控制系統(tǒng)硬件設計 PLC 硬件設計是指 PLC 外部設備的設計。在硬件設計重要進行輸入設備的選擇（如控制按鈕、開關及計量保護裝置的輸入信號等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺、柜的設計等。硬件設計還包括 PLC 輸入 /輸出通道的分配，為便于程序設計和閱讀，常作出 I/O 通道分配表，表中包括有 I/O 編號、設備代號、名稱及功能等。機械 PLC的機械手控制 12 手控制系統(tǒng)電器原理圖。 可編程序控制器采用松下 FP 系列的 FPO—— C16T 作為基本模塊，由于輸入輸出點不夠，擴展一個 FPO—— E16RS 模塊。由于接近開關有三根線，接線時注意把紅色的線接電源的正極，黑色線接電源的 負極，藍色的線接 PLC 的輸入端子。 2 控制系統(tǒng)的軟件設計 軟件設計主要是指編寫工藝流程圖，即將整個流程分解為若干步，確定每步的控制要求及轉換條件，配合定時、計數(shù)、分支、循環(huán)、跳轉及某些特殊功能指令便可完成梯形圖的設計。 I/O 地址分配 I/O 地址分配如表所示 I/O 地址分配一覽表 輸入： 輸出： X 0 橫軸正限位 Y 0 橫軸脈沖 X 1 豎軸正限位 Y 1 豎軸脈沖 X 2 橫軸反限位 Y 2 橫軸方向 X 3 豎軸反限位 Y 3 豎軸方向 X 4 旋轉脈沖 Y20 手正轉 X20 手正轉限位 Y21 手反轉 X21 手反轉限位 Y22 底座正轉 X22 底座正限位 Y23 底座反轉 X23 底座反限位 Y24 電磁閥動作 (1).確定輸入輸出接點的總數(shù) 輸入接點：啟動按鈕 SB、行程開關 SQ1—— SQ光電開關 SQ5，一共 6 個。 輸出接點： YV1—— YV2 總共 5 個。 (2).估算 PC 內存總數(shù) 選取 PC 類型， PC 內存總數(shù)取決于程序指令總條數(shù)。 PC 內存總數(shù)又是選取 PC類型的重要依據，為此依據下面的經驗公式對指令總條數(shù)進行估算。 指令總條數(shù) =（ 10—— 20） *（輸入點數(shù) +輸出點數(shù)） 本例中指令總條數(shù)為（ 10—— 20） *（ 6+5） =110—— 220 條。 (3).輸入輸出點分配 如 圖是機械手輸入和輸出信號與 PC 輸入輸出端子的分配圖，其中根據需要增加了機械手回到原位時的指示燈，為了防止誤按啟動按鈕引起機械手的誤動作， PLC的機械手控制 13 增加了復位按鈕，啟動時需要先按復位按鈕在按啟動按鈕，否則機械手不會動作。 圖 機械手 PC輸入 /輸出端子的分配 (4)方案選擇 考慮到機械手在工作時間時可能發(fā)生誤動作行程開關而引起的不安全動作，各個輸入開關信號只能在規(guī)定的狀態(tài)發(fā)生作 用，例如， SQ1 的閉合信號只能當機械手位于原位而且按下 SB2后或從原位右移到右位后才能起作用，其他狀態(tài)時 SQ1不起作用。為了達到這一目的，選擇使用移位寄存器來完成順序控制。 3 梯形圖設計 機械手的控制屬順序控制，采用步進指令，根據說明機器工作狀態(tài)轉換的圖形，很容易進行程序設計。 （ 1） 根據機械手的工作方式情況，選擇“梯形圖的總體設計 單步操作”方式時，應執(zhí)行“單步操作”程序；在選擇“返回原位”方式時，應執(zhí)行“返回原位”程序 。 “自動”方式時，應執(zhí)行“自動”程序，故梯形圖的總體構成如下圖所示。其中，自 動程序要在啟動按鈕按下時才執(zhí)行。 PLC的機械手控制 14 圖 機械手 PLC控制梯形圖總體構成 PLC的機械手控制 15 （ 2）各部分梯形圖的設計 通用部分梯形圖設計 A 狀態(tài)器的初始化：初始狀態(tài)器 S600 在手動方式下被置位、復位。當方式選擇開關處于“返回復位”（ X501 接通）時，按下返回復位按鈕（ X505）時被置位 。在“單步操作”（ X500 接通）時， S600 復位。處于中間工步的狀態(tài)器用手動作復位操作，即在方式選擇開關位于“單步操作”或 “返回復位”時，中間狀態(tài)器同步復位，故初始狀態(tài)梯形圖如下圖示（如果狀態(tài)器要在供電時從斷電前條件開始 繼續(xù)工作，則不需要 M71）狀態(tài)器初始化梯形圖。 B 狀態(tài)器轉換啟動：若機械手工作在自動工作方式下，當初始狀態(tài)器 S600 被置位后，按下啟動按鈕，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，即可以進行轉換。在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，轉換啟動繼電器 M575 一直保持到停機按鈕按下為止。另一方面，采用 M100 檢查機器是否處于原位。當 M575 和 M100 都接通時，從初始狀態(tài)開始進行轉換，其梯形圖如圖 。 圖 狀態(tài)器轉換啟動梯形圖 C 狀態(tài)器轉換禁止梯形圖：激活特殊輔助繼電器 M574，并用步進指令控制 狀態(tài)器轉換時，狀態(tài)器的自動轉換就被禁止。 在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時， M574 應被激勵并保持，操作停止在現(xiàn)行工步。當按下啟動按鈕時，從現(xiàn)行工序重新開始工作， M574 應復位，即重新允許轉換。 在“步進”工作方式時， M574 應始終工作，此時，禁止任何狀態(tài)轉換。但每按下一次啟動按鈕時， M574 斷開一次，允許狀態(tài)器轉換一步。 在“手動”工作方式（單一操作，返回原位）情況下，禁止進行狀態(tài)轉換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態(tài)轉換禁止解除， M574 復位。 PLC 在啟動時，用初始化脈沖 M71 使 M574 自 保 持，以次禁止狀態(tài)轉換，直到按下啟動按鈕。狀態(tài)器轉換禁止梯形圖如圖 。 PLC的機械手控制 16 圖 狀態(tài)器轉換禁止梯形圖 通過對上圖的分析可得出：在執(zhí)行“單步操作”和“返回原位”程序時， M575一直不能被接通，而 M574 長期被接通（按下啟動按鈕時除外）；執(zhí)行“步進”程序時，每按一次啟動按鈕， M574 斷開一次， M575 接通一次，狀態(tài)器轉換一次；在執(zhí)行“單周期操作”程序時，按下啟動按鈕， M574 斷開， M575 接通，狀態(tài)器的狀態(tài)可一步一步向下轉換，直至按下停止按鈕時， M574 自鎖，狀態(tài)器的狀態(tài)轉換被禁止，操作停止現(xiàn)行工序（ 再次按下啟動按鈕時從現(xiàn)行工序開始工作）；在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時， M575 一直接通到按下停止按鈕，此時 M574 一直不能接通。 D 單步操作梯形圖 手動操作方式由于不需要任何復雜的順序控制，可以用常規(guī)繼電器順序方法來