基于PLC的机械手控制系统设计 4.1.1 PLC梯形图中的编程元件

本设计采用FX1N-60MR[16]系列PLC，其内部元件如表4-1所示。

表4-1 内部元件表

名称 输入继电器(X) 输出继电器(Y) 辅助继电器(M) 状态继电器(S) 定时器(T) 计数器(C) 特殊继电器M8013 点数或用途 36点 24点 384点 1000点 256点 计数 100ms时钟脉冲 名称 数据寄存器(D) 特殊继电器M8000 特殊继电器M8002 特殊继电器M8005 特殊继电器M8011 特殊继电器M8012 特殊继电器M8014 点数或用途 存储数据 运行监控 初始化脉冲 电池异常报警 10ms时钟脉冲 1s时钟脉冲 60s时钟脉冲 4.1.2 PLC的I/O分配

机械手的PLC输入、输出分配如表4-2所示。

表4-2 I/O分配表

输入信号

手动 回原位 连续 回原位 启动 停止 下降 上升 夹紧 松开 手顺转 手逆转 底盘顺转 底盘逆转 下限位 上限位 前限位

输出信号

X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20

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SA SA SA SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 SB11 SQ1 SQ2 SQ3

上升/下降步进电机 前进/后退步进电机 夹紧 手顺转 手逆转 底盘顺转 底盘逆转

YA0 YA1 YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 YA 7 YA 8 YA 9 YA10

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12

基于PLC的机械手控制系统设计 续表4-2

输入信号

后限位 底盘顺限位 底盘逆限位 手顺限位 手逆限位 底旋转脉冲

前行 后退

SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SQ8

X21 X22 X23 X24 X25 X26 X30 X31

SB12 SB13

4.1.3 机械手控制系统的外部接线图

PLC外部接线示意图如图4-2所示

图4-2 PLC外部电气接线

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基于PLC的机械手控制系统设计 4.2 控制系统软件设计

公用程序、手动程序、自动程序以及回原位程序是机械手控制系统的软件

程序的主要组成部分[16]，其结构如图4-3所示。自动程序把工作顺序相同的单步运动程序和连续运动程序编在一起。本设计中应用最多的是条件跳转指令CJ，该指令能够按要求跳转程序，并从指针标号PX处继续执行下一条程序，能够减少不必要的程序执行时间。当PLC执行“手动”的工作方式时，PLC执行完公用程序将启用跳转指令，直接跳转到“手动程序”并执行；当PLC执行“自动”的工作方式时，PLC则只执行公用程序和自动程序；同样，当PLC执行“回原位”工作方式时，PLC只执行公用程序和回原位程序。

图4-3 程序结构图

4.2.1公用程序

公用程序如图4-4所示。Y6为复位键，X21和X17分别为后限位和上限位，当Y6、X21、X17和辅助继电器M0接通时，表示机械手在原位。若执行用户程序时，机械手处于手动状态或回原位状态，则M10被初始化置位，为自动状态做好准备。在辅助继电器M0断开时，M10被复位，PLC是不能够进入自动工作方式的。ZRST是全部复位指令，能够使所有继电器复位。

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基于PLC的机械手控制系统设计

图4-4 公用程序梯形图

4.2.2自动操作程序

自动操作流程如图4-5所示。机械手在初始位置的时候，按下X4启动，运行状态S1，使完成动作前伸Y3接通，前伸到限位值后X20接通；状态跳转至S2，此时S1复位，手顺转Y7、X24接通；状态跳转至S3，使完成动作下降Y2、X16接通；状态跳转至S4，使Y6产生1秒的延时置位来增强夹紧力。当T0接通时，跳转至S5，使完成动作上升Y0，上升到限位值后X17接通；此时状态跳转至S6，使完成动作后退Y4；后退到限位值后，状态跳转至S9，使完成动作下降，下降到限位值后，X16接通，此时电磁铁断电完成松开动作。电磁铁的电磁力的消失需要适当的延时时间，延时1s后，T1开始接通，状态跳转至S13，完成后退动作，后退到限位值后，X21接通，接着跳转至S14，接通X21完成底盘顺转，并返回初始状态，准备二次循环动作。

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