机械手操作PLC控制装置Word文档下载推荐.docx
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下面设计一个简单的机械手移动工件控制系统。
图a所示为一简易机械手的工艺过程。
该机械手石一个水平/垂直位移的机械设备，其操作是将工件从左工作台搬运到右工作。
如图是机械手的控制示意图，其过程并不复杂，一共有6个动作，分为3组，即上升/下降，左转/右转和放松/夹紧。
图1机械手控制示意图
机械手的全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀控制。
其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈的两位电磁阀控制。
例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降，当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。
只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升，当上升电磁阀断电时，机械手停止上升。
同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。
机械手的放松/夹紧动作由一个单线圈的两位电磁阀控制。
当该线圈通电时，机械手夹紧；
当该线圈断电时，机械手放松。
当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台上无工件时才允许机械手下降。
也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件
尚未搬走，机械手应自动停止下降，用光电开关进行有无工件的检测。
图2机械手的动作过程图
从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降，下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；
同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧，夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升，上升到顶后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；
同时接通右移电磁阀，机械手右移。
右移到位后碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。
若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降，下降到底时碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；
同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。
放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。
上升到顶后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，机械手停止上升；
同时接通左移电磁阀，机械手左移。
左移到原点时，碰到左限位开关后，左移电磁阀断电，左移停止。
至此，机械手经过9步动作完成了一个周期的工作。
机械手的每次循环动作均由原位开始。
机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。
自动操作方式又分为步进，单周期和连续操作。
手动操作：
利用按钮操作对机械手的每一步运动进行单独控制。
例如，当选择上/下运动时，按下启动按钮，机械手下降；
按下停止按钮，机械手上升。
当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；
按下停止按钮，机械手放松；
步进操作：
每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。
单周期操作：
机械手从原点开始，按下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。
连续操作：
机械手从原点开始，按一次启动按钮，机械手的动作将自动地，连续不断地周期性循环。
在工作中若按一下停止按钮，机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。
3．操作面板布置
操作面板布置如图3所示
图3PLC操作面板示意图
4．输入/输出端子地址分配
该机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200CPU224，图4是S7-200CPU224输入/输出端子地址分配图。
该机械手控制系统共使用了14个输入点，6个输出点。
图4机械手的输入/输出接线图
5．整体程序结构
机械手的整体程序结构图如图5所示。
图5机械手控制系统整体程序图
若选择单操作工作方式，I0.7断开，接着执行单操作程序。
单操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计。
在单周期工作方式下，可执行自动操作程序。
在步进工作方式下，执行步进操作程序，按一下按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。
在需要自动操作方式时，中间继电器M1.0接通。
步进工作方式，单操作工作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器。
6．单操作工作的程序
如图6是实现单操作工作的梯形图程序。
图6机械手单操作梯形图
为避免发生误动作，插入了一些连锁电路。
例如，将加载开关扳到“左右”档时，按下启动按钮，机械手右行；
按下停止按钮，机械手向左行。
这两个动作只有当机械手处在上限时才能执行。
将加载开关扳到“夹/松”档，按下启动按钮，执行夹紧动作；
按下停止按钮，松开。
将加载开关扳到“上/下”档，按下启动按钮，下降；
按停止按钮，上升。
7．自动操作程序
如图7是机械手自动操作功能图。
图7自动操作顺序功能图（SFC）
PLC由STOP转为RUN时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。
当机械手在原点时，将状态继电器S0.0置1，这是第一步。
按下启动按钮后，置位状态继电器S0.1，同时将原工作状态继电器S0.0清零，输出继电器Q0.0得电，Q0.5复位，原点指示灯熄灭，执行下降动作。
当下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，将状态继电器S0.2置1，同时将状态继电器S0.1清零，输出继电器S0.0复位，Q0.2置1，于是机械手停止下降，执行夹紧动作；
定时器T37开始计时，延时1.7s后，接通T37动合触点将状态继电器S0.3置1，同时将状态继电器S0.2清零，而输出继电器Q0.1得电，执行上升动作。
由于Q0.2已经被置1，夹紧动作继续执行。
当上升到上限位时，I0.2接通，将状态继电器S0.4置1，同时将继电器S0.3清零，Q0.1失电，不再上升，而Q0.3得电，执行右行动作。
当右行至右限位时，I0.3接通，Q0.3失电，机械手右行停止，若此时I0.5接通，则将状态继电器S0.5置1，同时将状态继电器S0.4清零，而Q0.0再次得电，执行下降动作。
当下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，将状态继电器S0.6置1，同时将状态继电器S0.5清零，输出继电器Q0.0复位，Q0.2置1，于是机械手停止下降，执行松开动作；
定时器T38开始计时，延时1.5s后，接通T38动合触点状态继电器S0.7置1，同时将状态继电器S0.6清零，而输出继电器Q0.1再次得电，执行上升动作。
行至上限位置，I0.2接通，将状态继电器S1.0置1，同时将状态继电器S0.7清零，Q0.1失电，停止上升而Q0.4得电，执行左行动作。
到达左限位，I0.4接通，将状态继电器S0.1清零。
如果此工作状态为连续工作状态，M1.0置1，即将状态继电器S0.1置1，重复执行自动程序。
若为单周期操作方式，状态继电器S0.0置1，则机械手停在原点。
在运行中，如按停止按钮，机械手的动作执行完当前一个周期后，回到原点自动停止。
在运行中，PLC掉电，机械手动作停止。
重新启动时，先用手动操作将机械手移回原点，再按启动按钮，便可重新开始自动操作。
步进动作是指按下启动按钮动作1次。
步进动作功能图与图7相似，只是每步动作都需按1次启动按钮。
步进操作所用的输出继电器，定时器与其他操作所用的输出继电器，定时器相同。
机械手自动操作梯形图如下:
图8机械手自动操作梯形图
8.PLC外围端子接线图
图9PLC端子外围接线图
设计总结
通过这次PLC控制机械手的设计，让我对了PLC的设计原理，PLC梯形图、指令表、外部接线图等有了更深的了解。
从而在PLC的工程项目上有了更深的认识。
在机械手自动控制系统的设计中，采用了技术先进，可靠性较高的可编程控制器，这使机械设备更灵活有效，动作准确，易于维护劳动生产率大大提高，各种操作方式自由切换，满足了各种生产需求。
并减少了维修量，提高了工效，具有很强的实用性。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点。
通过现场实践证明，采用西门子S7系列PLC对机械手进行控制，大大提高了机械手的工作效率，节省了劳动成本，而且它的安全可靠性较高。
参考文献
[1]张万忠刘明芹电器与PLC控制技术[M]化学工业出版社
[2]鲁远栋冼进PLC机电控制系统应用设计技术[M]电子工业出版社]
[3]丁筱玲赵立新PLC在机械手控制系统上的应用[J]山东农业大学学报，2006
[4]求是科技PLC应用开发技术及工程实践[M]人民邮电出版社2005
附录:
工程元器件清单
序号
名称
规格
数量
1
PLC
CPU224AC/DC/Relay
2
熔断器
RT18-63
3
机械手
——
4
气缸
5
双线圈两位电磁阀
6
单线圈两位电磁阀
7
按键开关
YD-04
8
继电器
9
指示灯
10
限位开关
11
光电开关
12
定时器
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