【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電磁閥斷電，停止上升。同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。右移到位時(shí)，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，停止右移。若此時(shí)工作臺(tái)上無工件，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到位時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，停止下降。同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到位時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，停止上升。同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到位時(shí)，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，停止左移。至此，機(jī)械手經(jīng)過了8步完成了一個(gè)周期的動(dòng)作。機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作的方式[6]。(1) 手動(dòng)操作方式手動(dòng)操作方式是用按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。例如，當(dāng)選擇上/下運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別由上升/下降按鈕控制。當(dāng)選擇左/右運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別由左移/右移按鈕控制。當(dāng)選擇夾緊/放松運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別由夾緊/放松按鈕控制。(2) 自動(dòng)操作方式步進(jìn)操作：每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后就停止。連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作過程中，如按停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成此周期的動(dòng)作，回到原點(diǎn)后自動(dòng)停止。 操作面板布置圖23是可編程控制器控制面板布置圖。由工作方式選擇開關(guān)，來選擇不同的工作方式。包括手動(dòng)/自動(dòng)方式選擇、手動(dòng)方式的操作按鈕、自動(dòng)方式中的三種操作方式選擇和操作按鈕。圖23 控制盤面板布置圖另外，面板上還設(shè)置了電源供給按鈕、緊急停車按鈕、電源指示燈以及機(jī)械手原點(diǎn)指示燈。3 機(jī)械手控制系統(tǒng)的PLC控制的硬件設(shè)計(jì)西門子的SIMATIC S7200系列PLC是一類小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實(shí)時(shí)特性、強(qiáng)勁的通訊能力以及豐富的擴(kuò)展模塊。 S7200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。所以本課題機(jī)械手控制系統(tǒng)的PLC選用西門子S7200類型[7]。 PLC的選型西門子226 CPU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)[8]。它有13K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。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[9]?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。再考慮冗余的設(shè)計(jì)要求，I/O點(diǎn)需要10%的冗余量。通過對(duì)系統(tǒng)的分析，本課題的機(jī)械手控制共有18輸入點(diǎn)，6個(gè)輸出點(diǎn)。根據(jù)PLC選型I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量要有一定的冗余量以及通信能力較強(qiáng)的要求，本課題控制主機(jī)類型選擇德國(guó)西門子公司的S7200 CPU226[10]。由以上描述可知，CPU226的I/O點(diǎn)充足并且還有冗余，最大負(fù)載電流為1000mA以及其它功能均能滿足本文控制系統(tǒng)需要，故該控制系統(tǒng)不必添加擴(kuò)展模塊。 輸入/輸出端子地址分配機(jī)械手控制系統(tǒng)共用了18個(gè)輸入量，6個(gè)輸出量。其I/O具體分配如表31所列[11]。表31 輸入/輸出地址分配表輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn)端子編號(hào)作 用端子編號(hào)作 用自動(dòng)方式下啟動(dòng)電磁閥下降線圈下限位開關(guān)電磁閥上升線圈上限位開關(guān)夾緊電磁閥線圈右限位開關(guān)電磁閥右移線圈左限位開關(guān)電磁閥左移線圈工件檢測(cè)開關(guān)機(jī)械手原點(diǎn)指示自動(dòng)方式下停止手動(dòng)/自動(dòng)選擇開關(guān)自動(dòng)方式下步進(jìn)操作自動(dòng)方式單周期操作自動(dòng)方式下連續(xù)操作手動(dòng)上升操作手動(dòng)下降操作手動(dòng)右移操作手動(dòng)左移操作手動(dòng)夾緊操作手動(dòng)放松操作急停按鈕注：急停按鈕選用手動(dòng)復(fù)位按鈕，即按一下按鈕不會(huì)彈起。 控制系統(tǒng)的電氣原理圖如圖31所示為機(jī)械手控制系統(tǒng)的輸入/輸出電氣原理圖。由表31分析可以得出，該系統(tǒng)共有18輸入/6輸出。結(jié)合著圖23控制盤面板布置圖和該圖一起使用，先選定工作方式即自動(dòng)或手動(dòng)。自動(dòng)工作方式下啟動(dòng)后，再設(shè)置相應(yīng)運(yùn)行模式即自動(dòng)方式下步進(jìn)操作、自動(dòng)方式下單周期操作或自動(dòng)方式下連續(xù)操作。手動(dòng)工作方式下啟動(dòng)后，只需要操作面板上相應(yīng)動(dòng)作的按鈕即可實(shí)現(xiàn)所需的機(jī)械手的動(dòng)作過程。另外，為了保證在緊急情況下能及時(shí)停車。當(dāng)出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，按下急停按鈕，切斷了各個(gè)動(dòng)作的控制線圈回路，而此時(shí)PLC仍能正常工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的可靠控制。當(dāng)緊急情況解除后，再按一下急停按鈕，線圈通電，系統(tǒng)恢復(fù)正常。圖31 控制系統(tǒng)輸入/輸出電氣原理圖4 機(jī)械手控制系統(tǒng)的PLC控制的軟件設(shè)計(jì) PLC程序設(shè)計(jì)思想 根據(jù)控制過程要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序?；境绦颍杭瓤梢宰鳛楠?dú)立程序控制簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合中的單元程序。依據(jù)計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)思想，基本程序的機(jī)構(gòu)方式只有三種，即順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)機(jī)構(gòu)。模塊化程序：把一個(gè)總的控制目標(biāo)程序分成多個(gè)具有明確控制任務(wù)的程序模塊，分別對(duì)其編寫和調(diào)試，最后組合成一個(gè)完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。這種設(shè)計(jì)方法叫做模塊化程序設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)時(shí)常采用這種設(shè)計(jì)思想，因?yàn)楦髂K具有