简易机械手的西门子PLC控制设计

    1．系统控制要求    简易机械手结构如图4-9所示。M1为控制机械手左右移动的电动机，M2为控制机械手上下升降的电动机，YV线圈用来控制机械手夹紧放松，SQ1为左到位检测开关，SQ2为右到位检测开关，SQ3为上到位检测开关，SQ4为下到位检测开关．SQ5为工件检测开关。
      图4-9    简易机械手的结构    简易机械手的控制要求如下：    1)机械手要将工件从工位A移到工位B处。    2)机械手的初始状态（原点条件）是机械手应停在工位A的上方，SQ1、SQ3均闭合。    3)若原点条件满足且SQ5闭合（工件A处有工件），按下起动按钮，机械按“原点→下降→夹紧→上升→右移→下降→放松→上升→左移→原点”的步骤工作。    2．确定输入／输出设备，并为其分配合适的I/O端子    简易机械手控制采用的输入／输出设备和对应的PLC端子见表4-2。    3．绘制控制电路图    图4-10所示为简易机械手的PLC控制电路图。    表4-2    简易机械手控制采用的输入／输出设备和对应的PLC端子
 
      图4-10    简易机械手的PLC控制电路图    4．编写PLC控制程序    (1)绘制状态转移图    图4-11所示为简易机械手控制的状态转移图。    (2)绘制梯形图    启动STEP 7-Micro/WIN编程软件，按照图4-11所示的状态转移图编写梯形图，编写完成的梯形图如图4-12所示。
      图4-11    简易机械手控制状态转移图
 
      图4-12    简易机械手控制梯形图    下面对照图4-10控制电路图来说明图4-12梯形图的工作原理。    武术运动员在表演武术时，通常会在表演场地某位置站立好，然后开始进行各种武术套路表演，表演结束后会收势成表演前的站立状态。同样的，大多数机电设备在工作前先要处于初始位置（相当于运动员的表演前的站立位置），然后在程序的控制下，机电设备开始各种操作，操作结束又会回到初始位置，机电设备的初始位置也称为原点。    1)工作控制。当PLC启动时，[2] SM0.1会接通一个扫描周期，将状态继电器S0.0被置位，S0.0程序段被激活，成为活动步程序。    ①原点条件检测。机械手的原点条件是左到位（左限位开关SQ1闭合）、上到位（上限位开关SQ3闭合），即机械手的初始位置应在左上角。若不满足原点条件，原点检测程序会使机械手返回到原点，然后才开始工作。    [4]为原点检测程序，当按下起动按钮SB1→[1] I0.0常开触点闭合，辅助继毛器M0线圈得电，M0.0自锁触点闭合，锁定供电，同时[4] M0.0常开触点闭合，因S0.0状态器被置位，故S0.0常开触点闭合，Q0.4线圈复位，接触器KM5线圈失电，机械手夹紧线圈失电而放松，[4]中的其他M0.0常开触点也均闭合。若机械手未左到位，开关SQ1断开，[4] I0.2常闭触点闭合，Q0.1线圈得电，接触器KM1线圈得电，通过电动机M1驱动机械手左移，左移到位后SQ1闭合，[4] I0.2常闭触点断开；若机械手未上到位，开关SQ3断开，[4] I0.4常闭触点闭合，Q0.3线圈得电，接触器KM4线圈得电，通过电动机M2驱动机械手上升，上升到位后SQ3闭合，[4] I0.4常闭触点断开。如果机械手左到位、上到位且工位A有工件（开关SQ5闭合），则[4] I0.2、I0.4、I0.6常开触点均闭合，执行“SCRT S0.1”指令，使S0.1程序段成为活动步程序，程序转移至S0.1程序段，开始控制机械手搬运工件。    ②机械手搬运工件控制。S0.1程序段成为活动步程序后，[7] SM0.0常ON触点闭合→Q0.2线圈得电，KM3线圈得电，通过电动机M2驱动机械手下移，当下移到位后，下到位开关SQ4闭合，[7] I0.5常开触点闭合，执行“SCRT S0.2”指令，程序转移至S-.2程序段→[10] SM0.0常ON触点闭合，Q0.4线圈被置位，接触器KM5线圈得电，夹紧线圈YV得电将工件夹紧，与此同时，定时器T50开始1s计时→1s后，[10] T50常开触点闭合，执行“SCRT S0.3”指令，程序转移至S0.3程序段→[13]SM0.0常ON触点闭合→Q0.3线圈得电，KM4线圈得电，通过电动机M2驱动机械手上移，当上移到位后，开关SQ3闭合，[13]I0.4常开触点闭合，执行“SCRT S0.4”指令，程序转移至S0.4程序段→[16] SM0.0常ON触点闭合→Q0.0线圈得电，KM1线圈得电，通过电动机M1驱动机械手右移，当右移到位后，开关SQ2闭合，[16] I0.3常开触点闭合，执行“SCRT S0.5”指令，程序转移至S0.5程序段→[19]SM0.0常ON触点闭合→Q0.2线圈得电，KM3线圈得电，通过电动机M2驱动机械手下降，当下降到位后，开关SQ4闭合，[19] I0.5常开触点闭合，执行“SCRT S0.6”指令，程序转移至S0.6程序段→[22]SM0.0常ON触点闭合→Q0.4线圈被复位，接触器KM5线圈失电，夹紧线圈YV失电将工件放下，与此同时，定时器T50开始1s计时→1s后，[22] T50常开触点闭合，执行“SCRT S0.7”指令，程序转移至S0.7程序段→[25]SM0.0常0N触点闭合→Q0.3线圈得电，KM4线圈得电，通过电动机M2驱动机械手上升，当上升到位后，开关SQ3闭合，[25]I0.4常开触点闭合，执行“SCRT S1.0”指令，程序转移至S1.0程序段→[28]SM0.0常ON触点闭合→Q0.1线圈得电，KM2线圈得电，通过电动机M1驱动机械手左移，当左移到位后，开关SQ1闭合，[28]I0.2常闭触点断开，Q0.1线圈失电，机械手停止左移，同时[28] I0.2常开触点闭合，如果上到位开关SQ3(I0. 4)和工件检测开关SQ5(I0.6)均闭合，执行“SCRT S0.1”指令，程序转移至S0.1程序段→[7] SM0.0常ON触点闭合，Q0.2线圈得电，开始下一次工件搬运。若工位A无工件，SQ5断开，机械手会停在原点位置。    2)停止控制。按下停止按钮SB2→[1] I0.1常闭触点断开→辅助继电器M0.0线圈失电→[1]、[4]、[28]中的M0.0常开触点均断开，其中，[1] M0.0常开触点断开解除M0.0线圈供电，[4]、[28] M0.0常开触点断开均会使“SCRT S0.1”指令无法执行，也就无法转移至S0.1程序段，机械手不工作。