11.PLC控制氣動機械手實訓案例

PLC控制氣動機械手實訓案例一、機械手的工作過程與控制要求1?機械手概況：搬運機械手將工件從左工作臺搬往右工作臺，機械手的結構和各部分動作的示意圖如圖8-59所示:亡移工仃愕壬機械H左移1—1下降rn/"—丄件!~iAB上升一一貳松圖8-59機械手工作過程示意圖（1）機械手所有的動作均由氣壓驅動。（2）它的上升與下降、左移與右移等動作均由二位五通雙控電磁換向閥控制，即當下降電磁閥通電時，機械手下降；下降電磁閥斷電時，機械手停止下降；只有當上升電磁閥通電時，機械手才上升。（3）機械手的夾緊和放松用一個二位五通單控電磁換向閥來控制，線圈通電時夾緊，線圈斷電時放松。2?機械手的工作過程：機械手的動作順序和檢測元件、執(zhí)行元件的布置示意圖如圖8-60所示:原點指示松）沖限怕幵關啟動—?—右移電磴閥上限初疔卜瞬電磁閥右阻悅開關卜叫原點指示松）沖限怕幵關啟動—?—右移電磴閥上限初疔卜瞬電磁閥右阻悅開關卜叫%】上甩垃幵關I:升電磁閥FW1樓開無丄一迤光緊:夾鷺電猛閥上升電蹴同上4Q無|：作檢測!@:

復位、…（--7—」I夾緊電磁閥圖8-60機械手動作順序和檢測元件、執(zhí)行元件布置示意圖（1）機械手的初始位置停在原點，按下啟動按鈕后，機械手將依次完成下降一夾緊一上升一右移一再下降一放松一再上升一左移八個動作。(2)機械手的下降、上升、右移、左移等動作的轉換，是由相應的限位開關來控制的，而夾緊、放松動作的轉換是由時間來控制的。為保證安全，機械手右移到位后，必須在右工作臺上無工件時才能下降，若上一次搬到右工作臺上工件尚未移走，機械手應自動暫時等待。為此設置了一只光電開光，以檢測〃無工件”言號。3.控制要求(1序動工作方式:利用按鈕對機械手每一動作單獨進行控制。例如，按“下降”按鈕，機械手下降，按“上升”按鈕，機械手上升。用手動操作可以使機械手置于原位，還便于維修時機械手的調整；(2)單步工作方式：從原點開始，按照自動工作循環(huán)的步序，每按一下動按鈕，機械手完成一步的動作后自動停止。(3)單周期工作方式：按下啟動按鈕，從原點開始，機械手按工序自動完成一個周期的動作，返回原點后停止。(4)連續(xù)工作方式：按下啟動按鈕，機械手從原點開始按工序自動反復連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止按鈕，機械手自動停機?；蛘邔⒐ぷ鞣绞竭x擇開關轉換到“單周期〃工作方式，此時機械手在完成最后一個周期的工作后/返回原點自動停機。根據(jù)以上控制要求，操作臺面板布置示意圖如圖8-61所示:上升左移戰(zhàn)松啟動◎◎◎?下降右稱滅第障止圖8-61機械手操作臺面板布置示意圖機械手的氣動驅動系統(tǒng)是驅動執(zhí)行機構運動的傳送裝置，主要實現(xiàn)機械手垂直、水平和手爪的夾緊動作。氣動系統(tǒng)工作原理如圖8-62所示:手科％社手Zj手科％社手ZjL圖8-62氣動系統(tǒng)工作原理圖1?機械手水平部分運動控制(1)當電磁閥YV1通電時，機械手懸臂右移;(2)當電磁閥YV1失電時，懸臂停止右移；?(3)當電磁閥YV2通電時，機械手懸臂左移;?(4)?(4)當電磁閥YV2失電時，懸臂停止左移;2?機械手垂直部分運動控制(1)當電磁閥YV3通電時，機械手下降；(1)當電磁閥YV3失電時，機械手停止下降;(1)當電磁閥YV4通電時，機械手上升；(1)當電磁閥YV4失電時，機械手停止上升;3?氣爪控制(1)當電磁閥YV5通電時，氣爪夾緊；(1)當電磁閥YV5失電時，氣爪松開；三、確定輸入輸出點數(shù)并選擇PLC1?輸入信號：輸入信號是將機械手的工作狀態(tài)和操作的信息提供給PLC。PLC的輸入信號共有17個輸入信號點，需占用17個輸入端子。具體分配如下：(1)位置檢測信號有下限、上限、右限、左限共4個行程開關，需要4個輸入端子；(2)〃無工件”檢測信號采用光電開關作檢測元件，需要1個輸入端子；(3)〃工作方式”選擇開關有手動、單步、單周期、和連續(xù)4種工作方式，需要4個輸入端子；手動操作時，需要有下降、上升、右移、左移、夾緊、放松6個按鈕，需要6個輸入端子；自動工作時，尚需啟動按鈕、停止按鈕，也需占2個輸入端子。以上共需17個輸入信號點。2?輸出信號PLC的輸出信號用來控制機械手的下降、上升、右移、左移和夾緊5個電磁閥線圈，需要5個輸出點；

（2）機械手從原點開始工作，需要有1個原點指示燈，也要占用1個輸出點。所以，至少需要6個輸出信號點。3.PLC的選擇：如果功能上再無其他特殊要求，則有多種型號的PLC可選用，此處選用FX2N-48MR。FX2N-48MR共有輸入24點，輸出24點，繼電器輸出。、I/O地址分配及PLC外部接線|1.I/O地址分配表輸入端子輸出端子名稱代號端子編號名稱代號端子編號啟動按鈕SB1X0機械手下降YV3Y0下降限位ST1X1夾緊/松開YV5Y1上升限位ST2X2機械手上升YV4Y2右移限位ST3X3機械手右移YV1Y3左移限位ST4X4機械手左移YV2Y4無丄件檢測SQX5原點指示燈L1Y5停止按鈕SB2X6手動模式S11X7單步模式S12X10單周期模式S13X11連續(xù)操作模式S14X12下降按鈕SB3X13上升按鈕SB4X14右移按鈕SB5X15

左移按鈕SB6X16夾緊按鈕SB7X17松開按鈕SB8X202.PLC外部b接線圖根據(jù)對機械手的輸入輸出信號的分析以及所選的外部輸入設備的類型及PLC的機型，設計機械手PLC控制外部接線如圖8-63所示。卜限上甩右限左限無工件齣11leJz

手動單砌連續(xù)下辟I■升右移卜限上甩右限左限無工件齣11leJz

手動單砌連續(xù)下辟I■升右移來緊放松5?3SI1A■y312卩11312XODOTODOXODI70DIX002X0D3VOD2X004￥003XOCOY0D4X0D6K007COMK010X011X012X013VD05X014COMX015X016X017X020CCM—時'Sri?_.-Jr'XLMf此YV1F：亦圖8-63機械手PLC控制外部接線圖五、控制程序設計1?總體設計（1）設計思想：該機械手控制程序較復雜，運用模塊化設計思想，采用“化整為零”的方法，將機械手控制程序分為公共程序、手動程序和自動程序，分別編出這些程序段后，在“積零為整”用條件跳轉指令進行選擇，用這種設計思想設計的控制程序運行效率高，可讀性好。（2）主控程序：系統(tǒng)運行時首先執(zhí)行公共程序，然后當選擇手動工作方式（手動，單步）時乂007或者X010接通并跳至手動程序執(zhí)行；當選擇自動工作方式單周期，連續(xù)時）時X007,X010斷開，而X011或X010斷開，而X011或X012接通則跳至自動程序執(zhí)行。工作方式選擇轉換開關采取機械互鎖，因而此程序中手動程

序中和自動程序可采用互鎖，也可以不互鎖。機械手的主控制程序如圖8-64所示：公用程序XD12X011ZCIU7XU10XD12CJF0標號F0標導P1圖8-64圖8-64機械手的主控制程序2?公用程序設計（1）公用程序的作用：公用程序用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務，以及不同的工作方式之間相互切換的處理。2）公用程序,公用程序如2）公用程序,公用程序如8-65所示：TOC\o"1-5"\h\zX004X002￥001TI1I4-F勵>M8001M5I―I―II証T列}07M5I―—4-F曲t沁}K007[RST$20}X021K0i2RSTM7r1l：ND}圖8-65公用程序（3）公用程序解析左限位開關X004、上限為開關X002的常開觸點和表示機械手夾緊的Y001的常閉觸點的串聯(lián)電路接通時，“原點條件”M5變?yōu)镺N。當機械手處于原點狀態(tài)（M5為ON）,在開始執(zhí)行用戶程序（M8001為ON）系統(tǒng)處于手動態(tài)狀態(tài)或自動回原點狀態(tài)（M5為ON）,在開始執(zhí)行用戶程序（M8001為ON）系統(tǒng)處于手動狀態(tài)或自動回原點狀態(tài)（X007為ON）時，初始步對應的S0將被置位，為進入單步、單周期和連續(xù)工作方式做好準備。如果此時M5為OFF狀態(tài)，S0將被復位，初始步為不活動步，即使按下啟動按鈕也不能進入步S20,系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方式下

工作。3?手動控制程序的設計手動程序分為點動控制和單步控制兩部分；手動操作不需要按工序順序動作，所以可按普通繼電器程序來設計。手動按鈕X013~X020分別控制下降、上升、右移、左移、夾緊、放松各個動作。為了保證系統(tǒng)的安全運行設置了一些必要的聯(lián)鎖。其中在左、右移動的梯形圖中加入了X002作為上限聯(lián)鎖，因為機械手只有處于上限位置時，才允許左右移動；由于夾緊、放松、動作是用單線圈雙位電磁閥控制，故在梯形圖中用“置位”、“復位”指令，使之有保持功能(1)點動控制程序X013TL?3014^002X013TL?3014^002-HH>3017THXD20HF-.g卜■隆點或丄升點動右樓rX002YOCOTOC\o"1-5"\h\zTIO五）X015X0i：r3Yl：ii：i4_-II—TH―X016藍「|「唱YD04__SET￥001RSTSET￥001RSTYD01圖8-66點動控制程序(2)單步控制程序MQ13HQ□占5COO1￥口口2—II—1-^-1=~~―■-產(chǎn)VUnn~FIWtEH-MQ13HQ□占5COO1￥口口2—II—1-^-1=~~―■-產(chǎn)VUnn~FIWtEH-MQ17MO3OXU14XUOtf=<003VODD—II―i—4-+^—z=i-H—z+-H-YUO3xno2no□甘MQ1-7MO3O圖8-67單步控制程序MOO=4^003II—I4?自動控制程序的設計：機械手自動控制可分為單周期控制和自動連續(xù)控制兩種方式；(1)自動操作流程圖：由于自動操作的動作較復雜，可先畫自動操作流程圖，用以表明動作的順序和轉換條件，然后再根據(jù)所采用的控制方法設計程序。矩形框表示“工步”相鄰兩工步擁有向線段連接，表明轉換的方向。小橫線表示轉換條件。若轉換條件得到滿足則程序從上一工步轉到下一共步。自動操作流程如圖8-68所示:I：醍位@皿松址時?I：隈也I：醍位@皿松址時?I：隈也?小周期圖8-68機械手自動操作流程圖圖8-69機械手自動控制主控程序(3)機械手自動控制程序設計圖8-70機械手自動控制程序五、氣動機械手控制案