【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電路電磁閥的輸入點(diǎn)，伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入等。 （2）PLC的輸出端口包括運(yùn)行指示燈、繼電器、外部接口、伺服電機(jī)接口、EM253輸入等。 PLC輸入、輸出分配表如表1所示。 PLC的I/O接線圖 PLC的I/O接線圖如圖33所示。 ~，~，、。~，~，來確定機(jī)械手當(dāng)前的狀態(tài)，~、伺服的報(bào)警，~，、。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 西門子S7226繼電器輸出型PLC數(shù)字信號(hào)通過光電耦合器隔離輸入、輸出，大大提高了抗干擾能力。本系統(tǒng)中，為了防止電源共地干擾，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)都通過繼電器隔離輸出，而操作面板上信號(hào)則直接接入PLC的I/O口。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由伺服控制系統(tǒng)和PLC 及EM253運(yùn)動(dòng)模塊構(gòu)成。伺服驅(qū)動(dòng)器有電源輸入接口（X1），電機(jī)接口（X2），RS485接口（X3），RS232接口（X4），I/O接口（X5），旋轉(zhuǎn)編碼器接口（X6），外置光柵接口（X7）等7個(gè)接口。本系統(tǒng)中只用到了X1，X2，X5，X6等四個(gè)接口，XXX6等接口線數(shù)少，而且供應(yīng)商已經(jīng)做好，直接接入電機(jī)即電源相應(yīng)接口中即可。而I/O接口（X5）則需要自定義。伺服驅(qū)動(dòng)器X5的I/O接口如圖34所示。 EM253與標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器的接線圖如圖35所示。 垂直運(yùn)動(dòng)的伺服驅(qū)動(dòng)器與EM253接線圖如圖36所示，機(jī)械手的升降/平移正負(fù)極限開關(guān)分別接到相應(yīng)EM253的LM+、LM接口處和伺服驅(qū)動(dòng)器的CCWL、CWL接口，原點(diǎn)開關(guān)接到相應(yīng)EM253的RPS（參考點(diǎn)開關(guān)）處。伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入口－伺服使能（SRVON）、報(bào)警清除（ACLR）和輸出口－伺服報(bào)警（ALM）、定位完成（COIN）與PLC相應(yīng)接口連接。伺服驅(qū)動(dòng)器中提供了兩組脈沖指令輸入接口，一種為差分電路專用的脈沖串接口，一種為普通的脈沖串指令接口，為提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕盟欧?qū)動(dòng)器的差分電路專用脈沖串接口從EM253接出脈沖信號(hào)。表1 PLC的I/O地址分配表輸入點(diǎn)分配輸出點(diǎn)分配地址電氣元件功能說明地址電氣元件功能說明SF1啟動(dòng)按鈕PG1報(bào)警燈SF2伺服報(bào)警清除PG2上升指示燈SF3原點(diǎn)復(fù)位PG3下降指示燈SF41自動(dòng)工作方式PG4前進(jìn)指示燈SF42手動(dòng)工作方式PG5后退指示燈SF43半自動(dòng)工作方式PG6夾緊指示燈SF5機(jī)械手上升PG7松開指示燈SF6機(jī)械手下降KF1上升完成SF7機(jī)械手前進(jìn)KF2下降完成SF8機(jī)械手后退KF3前進(jìn)完成SF9機(jī)械手夾緊KF4后退完成SF10機(jī)械手松開KF5加緊完成SF11非常停止KF6松開完成SF12停止KF7伺服1電源接通BG1上升極限KF8伺服2電源接通BG2升降原點(diǎn)KF9伺服報(bào)警解除BG3下降極限KF10伺服1運(yùn)行BG4后退極限KF11伺服2運(yùn)行BG5進(jìn)退原點(diǎn)KF12伺服1停止BG6前進(jìn)極限KF13伺服2停止BG7料架1有工件KF14夾緊工件BG8料架2無工件KF15松開工件KF1伺服1報(bào)警KF2伺服2報(bào)警KF3伺服1定位完成KF4伺服2定位完成圖33PLC的I/O配置圖圖34 伺服驅(qū)動(dòng)器X5接口位置控制模式控制信號(hào)接線圖 圖35 定位模塊EM253與標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器接線圖圖36 伺服驅(qū)動(dòng)器與定位模塊EM253接線圖 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)電路主要用來控制兩臺(tái)伺服電機(jī)、PLC、變壓器以及外圍設(shè)備等，控制系統(tǒng)電源電路接線如圖37所示 電源電路主要給兩臺(tái)伺服電機(jī)，伺服驅(qū)動(dòng)器和PLC控制器供電，系統(tǒng)采用的是380V交流電的輸入，而伺服電機(jī)所用的電壓為三相220V交流電，經(jīng)過變壓器將電壓降為220V接至伺服控制器的電源輸入端，再通過電源將220V的三相電壓轉(zhuǎn)換為24V直流電給PLC模塊和伺服驅(qū)動(dòng)器的控制系統(tǒng)供電。圖37 控制系統(tǒng)電源電路圖4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)工作方式 該機(jī)械手的工作方式有四種，分別為找原點(diǎn)、自動(dòng)、手動(dòng)和半自動(dòng)。 復(fù)位操作主要用于在工作開始前或故障排除后，要將機(jī)械手的各個(gè)部位移動(dòng)至原位，同時(shí)也是各部件運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。 自動(dòng)工作方式是機(jī)械手接收生產(chǎn)線指令，通過總控制臺(tái)的控制進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。控制面板上工作方式選擇開關(guān)處于“自動(dòng)”位時(shí)，系統(tǒng)處于聯(lián)線狀態(tài)，只接受來自自動(dòng)生產(chǎn)線上的指令信號(hào)。 手動(dòng)工作方式主要是用于總控制臺(tái)出現(xiàn)故障、調(diào)試或其它需要手動(dòng)操作。處于“手動(dòng)”位時(shí)，系統(tǒng)處于離線狀態(tài)，不接受自動(dòng)生產(chǎn)線上的信號(hào)，只接收控制面板上的指令信號(hào)。處于手動(dòng)狀態(tài)，且各部位處于原位，各電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，按下控制面板上的上升、下降、前進(jìn)、后退、夾緊、松開按鈕時(shí)進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，再次按下相應(yīng)按鈕則停止動(dòng)作。此時(shí)，除急停信號(hào)外，其他輸入信號(hào)無效。 半自動(dòng)工作方式應(yīng)用較少，主要用于故障整修時(shí)為了與主控制臺(tái)分離，而還要通過自動(dòng)來完成試操作的場(chǎng)合，所以半自動(dòng)方式也是不可缺少的。處于“半自動(dòng)”位時(shí)，不接受自動(dòng)生產(chǎn)線上的控制信號(hào)，只接收兩生產(chǎn)線上有無工件的檢測(cè)信號(hào)。處于此方式，且各部位處于原位，各電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，按下控制面板上的啟動(dòng)按鈕，可進(jìn)入單循環(huán)操作，此時(shí)，除急停信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)外，其他輸入信號(hào)無效，一個(gè)工作循環(huán)完成后，自動(dòng)退出單循環(huán)狀態(tài)。 程序設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 機(jī)械手的控制程序分為主程序和6個(gè)子程序。出于可靠性考慮對(duì)于有安全要求的地方使用外接繼電器和開關(guān)，其余用PLC內(nèi)部繼電器。采用STEP 7 MicroWIN編程軟件進(jìn)行程序梯形圖的編制。根據(jù)要求設(shè)計(jì)出搬運(yùn)機(jī)械手的主程序框圖，如圖41所示。 本系統(tǒng)的控制程序由主程序構(gòu)成整體架構(gòu)，主程序中主要設(shè)定工作狀態(tài)，如找原點(diǎn)、自動(dòng)狀態(tài)、半自動(dòng)狀態(tài)、手動(dòng)狀態(tài)等。初次上電時(shí)，調(diào)用初始化子程序，完成初始化工作。初始化完成后，如果是初次上電或處于自動(dòng)狀態(tài)則機(jī)械手復(fù)位。圖41主程序框圖 初始化子程序設(shè)計(jì) 初始化子程序用來完成系統(tǒng)參數(shù)的初始化工作，PLC首次上電時(shí)執(zhí)行初始化子程序。 在系統(tǒng)首次上電后等待30秒開始將系統(tǒng)的各狀態(tài)位置位，清零步進(jìn)脈沖，并給定位模塊賦初始值。初始化子程序框圖如圖42所示。圖42 初始化子程序框圖 復(fù)位子程序設(shè)計(jì)復(fù)位子程序用來完成機(jī)械手回復(fù)原點(diǎn)動(dòng)作的程序，當(dāng)機(jī)械手處于手動(dòng)狀態(tài)，不論機(jī)械手處于何種工位，按下復(fù)位按鈕開始調(diào)用復(fù)位子程序，機(jī)械手完成的復(fù)位動(dòng)作，回到機(jī)械手原點(diǎn)。復(fù)位子程序框圖如圖43所示。圖43 系統(tǒng)復(fù)位子程序框圖 機(jī)械手在尋找原點(diǎn)是調(diào)用S7200PLC定位模塊EM253的回零子程序，定義機(jī)械手在尋找原點(diǎn)時(shí)兩個(gè)伺服電機(jī)都正轉(zhuǎn)，沿正方向?qū)ふ?。EM253回零子程序梯形圖如圖44所示：圖44伺服電機(jī)運(yùn)行回零子程序梯形圖 報(bào)警子程序設(shè)計(jì) 報(bào)警子程序則用來完成故障顯示和初步診斷功能，當(dāng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)超出上下左右極限、在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械手松開則自動(dòng)調(diào)用此程序。當(dāng)故障解除后，按下報(bào)警解除按鈕則報(bào)警消除。 手動(dòng)運(yùn)行子程序設(shè)計(jì) 手動(dòng)子程序用于控制機(jī)械手與生產(chǎn)線斷開通信后的單步動(dòng)作，通過控制面板上的選擇開關(guān)進(jìn)行機(jī)械手工作方式選擇，通過控制面板上的按鈕進(jìn)行手動(dòng)操作。 當(dāng)控制面板處于手動(dòng)狀態(tài)，且各部位處于原位，各電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，按下控制面板上的上升、下降、前進(jìn)、后退、夾緊、松開按鈕時(shí)進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，再次按下相應(yīng)按鈕則停止動(dòng)作。此時(shí)，除急停信號(hào)外，其他輸入信號(hào)無效。系統(tǒng)手動(dòng)子程序框圖如圖45所示。圖45 手動(dòng)運(yùn)行子程序框圖 機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)時(shí)靠伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)靠伺服定位模塊EM253控制，在實(shí)現(xiàn)機(jī)械手升降進(jìn)退時(shí)調(diào)用定位模塊EM253的運(yùn)行子程序，實(shí)現(xiàn)伺服已固定的速度行駛固定的距離。EM253運(yùn)行子程序如圖46所示：圖46 伺服電機(jī)運(yùn)行子程序梯形圖 半自動(dòng)運(yùn)行子程序 半自動(dòng)子程序用來控制與生產(chǎn)線斷開通信時(shí)的單循環(huán)連續(xù)動(dòng)作，通過控制面板上的選擇開關(guān)選擇狀態(tài)，通過啟動(dòng)按鈕進(jìn)行操作，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后機(jī)械手首先沿正方向?qū)ふ以c(diǎn)，到達(dá)原點(diǎn)后按照在自動(dòng)工作方式下的動(dòng)作順序進(jìn)行工作。半自動(dòng)操作在一般使用中比較少用，主要是在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)才會(huì)使用，系統(tǒng)半自動(dòng)程序框圖如圖47所示。