【正文】 原點(diǎn)方式”標(biāo)志 M8043 變?yōu)?0N 之前，所有的輸出繼電器都將變?yōu)?OFF。以后即使是IST 指令的執(zhí)行條件變?yōu)?OFF，這些元件的功能仍保持不變。指令中的 S20 和 S27 用來指定 作中用到的最小和最大狀態(tài)繼電器的元件號， IST 指令的源操作數(shù) X000 用來指定式有關(guān)的輸入繼電器的首元件，它實(shí)際上指定的是 X000～ X007 這 8 個(gè)輸入繼電器，見表 6— 1 (110 點(diǎn)的編號分配 )。初始化程序的梯形圖如 6— 6中北大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 10 所示。 中北大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 9 圖 6— 5 自動(dòng)程序的梯形圖 方法二：狀態(tài)初始化指令和步進(jìn)順控指令配合的方法 初始化程序 初始化程序主要是利用 FX 系列 PLC 的狀態(tài)初始化指令 IST，該指令專門用來設(shè)置具有多種工作方式的控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)和設(shè)置有關(guān)的特殊輔助繼電器的狀態(tài)，可以大大簡化復(fù)雜的順序控制程序的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)工作在連續(xù)、單周期（非單步）工作方式時(shí)， X002 的常閉觸點(diǎn)接通，使M2（轉(zhuǎn)換允許） ON，串聯(lián)在各步電路中的 M2 的常開觸點(diǎn)接通，允許某步工作與某步工作之間的轉(zhuǎn)換。 ③系統(tǒng)工作在連續(xù)方式時(shí)， X004 為 ON，在初始狀態(tài)按下啟動(dòng)按鈕 X005， Ml得電自保持，選擇連續(xù)工作方式，其他工作過程與單周期方式相同。在 初始步時(shí)按下啟動(dòng)按鈕 X005，在程序步 13處， Ml0、 X00 M2 的常開觸點(diǎn)和 X012 的常閉觸點(diǎn)均接通，使 Mll 為 ON，系統(tǒng)進(jìn)入下降步， Y001 為 ON，機(jī)械手下降；機(jī)械手碰到下限位開關(guān) X011 時(shí)， M12變?yōu)?ON，轉(zhuǎn)換到夾緊步， Y004 被復(fù)位，工件被夾緊；同時(shí) T0 得電， 2s 以后 T0的定時(shí)時(shí)間到，其常開觸點(diǎn)接通，使系統(tǒng)進(jìn)入上升步。以下降為例，當(dāng)小車碰到下限位開關(guān) X011后，與下降步對應(yīng)的輔助繼電器 Mll 不會馬上變?yōu)?OFF，如果 Y000 的線圈不與X011 的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)，機(jī)械手不能停在下限位開關(guān) X011 處，還會繼續(xù)下降，這種情況下可能造成事故。在完成某一步動(dòng)作后，必須按一次啟動(dòng)按鈕系統(tǒng)才能進(jìn)入下一步。在下降過程中， Y001 得電， 機(jī)械手降到下降限位開關(guān) X011 處時(shí)，與 YO01 的線圈串聯(lián)的 X011 的常閉觸點(diǎn)斷 開，使 Y001 的線圈斷電，機(jī)械手停止下降（程序步 72 處）。假設(shè)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)， Ml0 為 ON，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕 X005 時(shí)， M2 由 OFF 變成了 ON，使得 Mll 為 ON， Y001 線圈得電，系統(tǒng)進(jìn)入下降步（程 序步 15 處）。 ①系統(tǒng)工作為單步方式時(shí)，在程序步 5 處， X002 為 ON，其常閉觸點(diǎn)斷開，輔助繼電器 M2 為 OFF。自動(dòng)程序的梯形圖如圖 6— 5 所示。自動(dòng)回原點(diǎn)程序的梯形圖如圖 6— 4 所示。 圖 6— 3 手動(dòng)程序的梯形圖 回原點(diǎn)程序 在回原點(diǎn)工作方式（ X001 為 ON），按下回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕 X007， M3 變?yōu)镺N，機(jī)械手松開和上升，升到上限位開關(guān)時(shí) X010 為 ON，到左限位處時(shí)， X12 變?yōu)?ON，左行停止并將 M3 復(fù)位。手動(dòng)工作時(shí)用 X01 X01 X01X01 X020 和 X021 對應(yīng)的 6 個(gè)按鈕控制機(jī)械手的上升、下降、左行、右行、松開和夾緊。如果此時(shí) Y005 為 OFF 狀態(tài)， Ml0 將被復(fù)位，初始步為不活動(dòng)步，系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方式下工作。 圖 6— 2 公用程序的梯形圖 公用程序用于自動(dòng)程序和手動(dòng)程序相互切換的處理，當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)工作方式時(shí)，必須將除初始步以外的各步對應(yīng)的輔助繼電器 (M11～ M18)復(fù)位，同時(shí)將表示連續(xù)工作狀態(tài)的 Ml 復(fù)位，否則當(dāng)系統(tǒng)從自動(dòng)工作方式切換到手動(dòng)工作方式，然后又返回自動(dòng)工作方式時(shí)，可能會出現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)活動(dòng)步的異常情況，引起錯(cuò)誤的動(dòng)作。機(jī)械手系統(tǒng)的 PLC 梯形圖的總體結(jié)構(gòu)如圖6— 1 所示。 程序的總體結(jié)構(gòu) 程序的總體結(jié)構(gòu)采用了基本指令中的跳轉(zhuǎn)指令 CJ，目的是使得自動(dòng)程序、手動(dòng)程序和回原位程序不會同時(shí)執(zhí)行。 中北大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 4 圖 5— 1 PLC 的外部接線圖 這里采用兩種編程方法來對該控制系統(tǒng)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 輸入 輸出 手動(dòng)操作方式 X000 回原位操作方式 X001 單步 X002 單周期 X003 連續(xù) X004 啟動(dòng)按鈕 SB3 X005 停止按鈕 SB4 X006 上升電磁閥 YVl Y000 回原位 SB11 X007 下降電磁閥 YV2 Y001 上限位開關(guān) SQl X010 左移電磁閥 YV3 Y002 下限位開關(guān) SQ2 X011 右移電磁閥 YV4 Y003 左限位開關(guān) SQ3 X012 夾緊電磁閥 YV5 Y004 右限位開關(guān) SQ4 X013 原點(diǎn)指示燈 YV6 Y005 上升 SB5 X014 下降 SB6 X015 左移 SB7 X016 右移 SB8 X017 松開 SB9 X020 夾緊 SB10 X021 在編程過程中除了需要用到這些 I/O 繼電器外，還用到了 M1～ M M10～M18 這些輔助繼電器。在 PLC 開始運(yùn)行時(shí)按下“電源”按鈕 SB1，使 KM 線圈得電并自鎖， KM 的主觸點(diǎn)接通，給輸出設(shè)備提供電源；出現(xiàn)緊急情況時(shí)，按下“急?！卑粹o SB2， KM 觸點(diǎn)斷開電源。 PLC 根據(jù)所需的用戶輸入／輸出設(shè)備及 I/O 點(diǎn)數(shù)，選擇 FX2N48MR 型 PLC 就可以滿足控制系統(tǒng)的要求。為了對機(jī)械手處于原點(diǎn)進(jìn)行指示， 還配置了一個(gè)原點(diǎn)指示燈。 輸出設(shè)備。 ④位置檢測元件，機(jī)械手的動(dòng)作是按行程原則進(jìn)行控制的。該開關(guān)有上／下、左，右、夾緊 /放松 3 個(gè)位置可供選擇。該開關(guān)應(yīng)有手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)和回原位 5 種可供選擇。 ，輸出設(shè)備及 I/O 點(diǎn)數(shù) 輸入設(shè)備。 （ 4） 連續(xù)工作時(shí)，機(jī)械手在原位，按下啟動(dòng)按鈕（ SB3），機(jī)械手就連續(xù)重復(fù)進(jìn)行工作（如果按下停止按鈕 SB4），機(jī)械手運(yùn)行到原位后停止）。 (2)單步工作方式時(shí)，每按一次啟動(dòng)按鈕 (SB3)，向前執(zhí)行一步動(dòng)作。 如圖 2— 1 所示為機(jī)械手的操作面板。機(jī)械手的每次循環(huán)動(dòng)作均從原位開始。具體操作過程是 從原點(diǎn)開始 ，按下啟動(dòng)按鈕，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降，下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手夾緊；夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升，上升中北大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 2 到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；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，右移停止；若此時(shí)乙工作臺上無工件，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降，下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止：同時(shí)夾緊電磁閥通電，機(jī)械手放松；放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升，上升到頂時(shí)，碰到 上限位開關(guān)，上升電磁閥通電，上升停止；同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移，左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。機(jī)械手在最上面、最左邊且除松開的電磁線圈 ( YV2)通電外其他線圈全部斷電的狀態(tài)為機(jī)械手的原位。氣動(dòng)機(jī)械手的夾緊、松開的動(dòng)作由只有一個(gè)線圈的兩位電磁 閥驅(qū)動(dòng)的氣缸完成，線圈( YV2)斷電夾住工件，線圈 (YV2)通電，松開工件，以防止停電時(shí)的工件跌落。氣動(dòng)機(jī)械手的升降和左右移動(dòng)分別由兩個(gè)具有雙線圈的兩位電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸來完成，其中上升與下降對應(yīng)電磁閥的線圈分別為 YV3 與 YV1，左行、右行對應(yīng)電磁閥的線圈分別為 YV5 與 YV6。中北大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 1 如圖 1— 1 所示是一臺工件傳送的氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作示意圖，其作用是將工件從甲工作臺傳遞到乙工作臺。 圖 1— 1 工件傳送的氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作示意圖 機(jī)械手的具體動(dòng)作示意圖如圖 1— 2 所示。一旦電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的動(dòng)作，直到相對的另一線圈通電為止。機(jī)械手的工作臂都設(shè)有上、下限位和左、右限位的限位開關(guān) SQ SQ SQ4\SQ5 和SQ SQ6，夾持裝置不帶限位開關(guān)，它是通過一定的延時(shí)來表示其夾持動(dòng)作的完成。 圖 1— 2 機(jī)械手的動(dòng)作示意圖 機(jī)械手的工作按著從原點(diǎn)、下降、夾緊、上升、右移、下降、放松、上升、左移、原點(diǎn)的過程進(jìn)行。至此，機(jī)械手經(jīng)過 8 步動(dòng)作完成另一個(gè)周期的工作。 機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)和回原位 5 種，用開關(guān) SA進(jìn)行選擇。 圖 2— 1 機(jī)械手的操作面板 (1)手動(dòng)工作方式時(shí)，用各操作按鈕 (SB SB SB SB SB SB SB11)來點(diǎn)動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的各動(dòng)作。 (3)單周期工作方式時(shí)，機(jī)械手在原位，按下啟動(dòng)按鈕 SB3，自動(dòng)地執(zhí)行一個(gè)工作 周期的動(dòng)作，最后返回原位（如果在動(dòng)作過程中按下停止按鈕 SB4，機(jī)械手停 在該工序上，再按下啟動(dòng)按鈕 SB3，則又從該工摩繼續(xù)工作，最后停在原位）。返回原位工作方式是，按下“回原位 ”按鈕 SB11，機(jī)械手自動(dòng)回到原位狀態(tài)。 ①操作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)。 中北大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 3 ②手動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)選擇開關(guān)。 ③啟動(dòng)、停止按鈕。其上限、下限、左限、右限的位置分別用限位開關(guān)來檢測。 下降電磁閥、上升電磁閥、右移電磁閥、左移電磁閥、夾緊電磁閥。 系統(tǒng)共需要 18 個(gè)輸入設(shè)備和 6 個(gè)輸出設(shè)備分別占用 PLC 的 18 個(gè)輸入點(diǎn)和 6個(gè)輸出點(diǎn)。為了保證在緊急情況下（包括 PLC 發(fā)生故障時(shí)），能可靠地切斷 PLC 的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器 KM。 I/O 點(diǎn)的編號分配見表 5— 1。 PLC 的 I/O 接線圖如圖 5— 1 所示。 方法一：基本指令編程方法 根據(jù)系統(tǒng)工藝分析，這里將程序 分為公用程序、自動(dòng)程序、手動(dòng)程序和回原位程序 4 個(gè)部分，其中自動(dòng)程序包括單步、單周期和連續(xù)工作的程序，這是因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鞫际前凑胀瑯拥捻樞蜻M(jìn)行，所以將它們合在一起編程更加簡單。假設(shè)選擇“手動(dòng)”方式，則 X000 為 ON、X001 為 OFF，此時(shí) PLC 執(zhí)行完公用程序后，將跳過自動(dòng)程序到 P0 處，由于 X000常閉觸點(diǎn)為斷開，故執(zhí)行“手動(dòng)程序”，執(zhí)行到 Pl 處，由于 X001 常閉觸點(diǎn)為閉合，所以又 跳過回原位程序到 P2 處；假設(shè)選擇“回原位”方式，則 X000 為OFF、 X001 為 ON，跳過自動(dòng)程序和手動(dòng)程序執(zhí)行回原位程序；假設(shè)選擇“單步”或“單周期”或“連續(xù)”方式，則 X000、 X001 均為 OFF，此時(shí)執(zhí)行完自動(dòng)程序后，跳過手動(dòng)程序和回原位程序。 中北大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 5 圖 6— 1 機(jī)械手系統(tǒng) PLC 梯形圖的總體結(jié)構(gòu) 各部分程序的設(shè)計(jì) 公用程序 公用程序是程序設(shè)計(jì)中的第一步，其梯形圖如圖 6— 2 所示，左限位開關(guān)X01上限位開關(guān) X010 的常開觸點(diǎn)和表示機(jī)械手松開的 Y004 的常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，原點(diǎn)指示燈 Y005 變?yōu)?ON，表示機(jī)械手在原位。 中北大學(xué)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 6 當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)狀態(tài) (Y005 為 ON)，在開始執(zhí)行用戶程序 (M8002 為 ON)、系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)或回原點(diǎn)狀態(tài) (X000 或 X001 為 ON)時(shí)，初始步對應(yīng)的 Ml0 將被置位，為進(jìn)入單步、單同期和連續(xù)工作方式作好準(zhǔn)備。 手動(dòng)程序 手動(dòng)程序的梯形圖如圖 6— 3 所示。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖，例如上升與 下降之間、左行與右行之間的互鎖；上升、下降、左行、右行的限位；上升限位開關(guān) X010 的常開觸點(diǎn)與控制左、右行的 Y003 和 Y002 的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)，這使得機(jī)械手升到最高位置才能左右移動(dòng)，以防止機(jī)械手在較低位