基于PLC的机械手控制系统程序设计实例

    1．确定设计任务书    (1)控制要求    机械手模型及动作示意图如图7-32所示，共6个动作，分3组，即上升／下降，左移／右移和放松／夹紧。机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸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。
    图7-32    机械手模型及动作示意图    当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在甲工作台上无工件时才允许机械手下降。机械手的工作过程示意如下。
      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。上升到顶时，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。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时乙工作台上无工件，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。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；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，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过九步动作完成一个周期的工作。机械手的每次循环动作均从原点开始。    (2)操作方式    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单步操作、半自动操作、全自动操作。    手动操作：用各个控制按钮的点动来执行相对应的操作。例如，按一下下降按钮，机械手执行下降操作，按一下左移按钮，机械手执行左移操作。    单步操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。    半自动操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。    全自动操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，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。    2．确定外围I/O设备    (1)输入设备：11个按钮，5个行程开关。    (2)输出设备：5个继电器控制机械手的动作，一个原点指示灯。    3．选定PLC的型号    选用的PLC是西门子公司的S7-200系列小型PLC-CPU224。    4．编制编程元件地址分配表    编程元件地址分配见表7-16。    表7-16    编程元件地址分配表
    5．PLC的外部接线图    本系统的工作电源采用24V DC汇点输入，24V DC输出的形式，因此PLC的外部接线图如图7-33所示。
    图7-33    PLC外部接线图    6．程序流程图    机械手分为手动控制与自动控制，而自动控制又分为三种，所以本设计采用主程序调用子程序的方式，这样可以使程序结构更具条理性。主程序流程图如图7-34所示。自动控制中的全自动控制与半自动控制的流程图如图7-35所示，二者的区别在于全自动化控制是连续工作，而半自动控制停在原点，等待下次控制作用。单步控制与全自动和手动控制类似，只是每步动作都需按一次启动按钮，在此不编程其代码。
    图7-34    机械手控制总体流程图
    图7-35    机械手自动控制流程图    7．程序设计    程序设计采用顺序控制方法，主程序与各子程序分别见表7-17～7-20。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，若PLC掉电，机械手停止动作。PLC重新启动后，先用手动操作将机械手移回原点后，再按启动按钮开始新的操作。    表7-17    机械手控制主程序
    表7-18    手动控制子程序
    表7-19    自动控制子程序



    表7-20    挡位管理子程序