项目6工业机械手的PLC控制

项目六 工业机械手运动的PLC控制
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某小车运动系统顺序功能图的编程
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2．选择序列的编程方法 在不同的条件（且每次只能满足 一个条件）下进入不同状态的情 况，可以用选择性分支程序来实 现
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选择序列顺序功能图及梯形图
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3）模拟调试。 根据机械手工艺要求，用按钮或行程开关模拟实际输入信号， 用PLC上的发光二极管显示输出量的通断状态，发现问题及 时修改，直到输出指示完全符合要求。 4）现场调试 硬件电路安装完成并进行硬件电路的通电检查无误，且程序 经过模拟调试正确后，即可进行现场调试。现场调试可按通 电前检查、通电检查、单机或分区、联机总调试等步骤进行。 最终使机械手的动作完全符合工艺要求，并安全可靠。
I1.0转换为保持信号
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6．4．2顺序功能图编程在十字路口交通灯控制中的应用 1．控制要求 交通灯控制要求如下： （1）合上开关QS时，交通灯系统开始工作，红、绿、黄 灯按一定时序轮流发亮。 （2）首先东西方向绿灯亮25s后闪3s灭，黄灯亮2灭，红 灯亮30s，绿灯亮25s……循环。 （3）东西绿灯、黄灯亮时，南北红灯亮30s；东西红灯 亮时，南北绿灯亮25S后闪3s灭，黄灯亮2s后，然后循环。 （4）打开开关时，系统完成当前周期后所有灯熄灭。
项目六 工业机械手的PLC控 制
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职业核心能力培养探索
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6．1项目描述
工业机械手是一种能模仿人 手动作，能在三维空间完成 各种作业，按给定的程序或 要求实现自动地完成对象传 送或操作，并具有可改变的 和反复编程的机电一体化自 动化机械装置，特别适合于 多品种、变批量的柔性生产。
6．2相关知识 6．2．1顺序功能图（SFC）
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顺序功能图是S7-200系列P LC重要的编程语言，主要 用于设计具有明显阶段性工作顺序的系统。假如将一个 控制过程分为若干工序（或阶段），在顺序功能图的设 计方法中可将这些工序称为状态，则状态与状态之间由 转换条件分隔，相邻的状态具有不同的动作形式。
6．2．3顺序功能图的形式
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1．单序列的编程方法 程序只有一个流动路径而没有程序的分支称为单流程。 一个顺序功能图一般设定一个初始状态。初始状态的 编程要特别注意，在最开始运行时，初始状态必须用 其它方法预先驱动，使其处于工作状态。
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机械手控制系统电气接线图
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6．3．3 PLC程序设计
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6．4．4 系统安装与调试 1．系统安装 按图进行系统的安装（系统安装和软件设计、调试可以同时 进行）。注意PLC电源和其它设备的电源应分离开，并正确 选择接地点， PLC最好单独接地，接地线的截面积大于 2mm2，接地电阻小于100Ω。 2．系统调试 系统调试分为硬件调试和程序调试。是系统正式投入使用之 前的必经步骤。硬件调试相对简单，主要是PLC程序的调试。 PLC程序调试的过程为： 1）按图输入梯形图 2）下载程序。 在计算机和PLC通信成功后，点击下载图标，将程序下载至 PLC。
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6．3．2 PLC选型和资源配置 本系统PLC的输入信号为按钮和限位开关，输出驱动的负载 为电磁阀线圈，都是开关量信号，且数量比较少，可以选用 各种型号的PLC，在本例中以西门子S7-200/CPU226为例
机械手控制系统I/O分配表 输入信号 名称 功能 输入继电器编 名称 号 输入信号 功能 输出继电器 编号
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顺序控制功能图与梯形图及指令表的转换
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每个状态程序段（SCR段）都由三个要素构成： （1）驱动有关负载 即在本状态下做什么。 （2）指定转移条件 （3）转移方向（目标）
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下降
夹紧 上升
右移 下降
放松
上升
左移
工件传送简易机械手自动方式控制流程图
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某一状态下 的驱动
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初始步
工作步
状态器
两相邻状态 之间的连接
机械手自动工作方式控制程序
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若需要系统自动循环工作，可将I1.0通过下面程序转换为M0.0， 在顺序功能图中将I1.0替换为M0.0，然后增加I1.1作为停止信 号。
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6．4知识拓展 6．4．1顺序控制功能图在大、小球分类选择传送装置中的应用
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左上为原点，机械臂的动作顺序为下降、吸住、上升、 右行、下降、释放、上升、左行。机械臂下降时，当 接近开关PS0动作，且电磁铁压着大球时，下限位开关 SQ2（I0.2）断开；压着小球时，SQ 2接通，以此可判 断吸住的是大球还是小球。左、右移分别由Q0.4、 Q0.3控制；上升、下降分别由Q0.2、Q0.0控制，吸球 电磁铁由Q0.1控制
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液体混合控制的顺序功能图和梯形图
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6．4．4顺序控制功能图在电镀生产线上的应用 1．电镀工艺要求
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电镀生产线有三个槽，工件由可升降吊钩的行车移动，经过电 镀、镀液回收、清洗工序，实现对工件的电镀。工艺要求是：工 件放入电镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀液从工件上 流回电镀槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，再放 人清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行车返回原位，电镀 一个工件的全过程结束．
6．2．2顺序控制指令 将顺序控制功能图转化为梯形图时，由顺序控制指令将程 序划分为若干个段，一个段对应于一步。顺序控制编程的 指令有： LSCR S_bit：装载顺序控制继电器指令（Load Sequence Control Relay)，用来表示一个SCR（即顺序功能图中的步） 的开始。 SCRT S_bit：顺序控制继电器转换指令(Sequence Control Relay Transition)，用来表示SCR段之间的转换，即活动状 态的转换。 SCRE：顺序控制继电器结束(Sequence Control Relay End)指令，用来表示SCR段的结束。
SB2
SB1 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4
起动
停止 下限位 上限位 右限位 左限位
I0.0
I1.1 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4
YV1
YV2 YV3 YV4 YV5
下降
上升 右移 左移 抓紧
Q0.0
Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.1
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十字路口交通灯示意图
十字路口交通灯时序图
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十字路口交通灯I/O分配表
输入信号
名 称 QS 功能 输入继电器 编号 名称 功能 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 南北绿 南北黄 南北红 东西绿 东西黄 东西红
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3．I/O分配
输入信号 名称 SB1 SB2 SQ1 SQ2 功能 起动 停止 行车右限位 回收液槽定位 输入继电器编号 I0.0 I1.0 I0.1 I0.2 名称 HL KM1 KM2 KM3 功能 原点指示灯 提升电动机正转 接触器 提升电动机反转 接触器 行车电动机正转 接触器
注塑机机械手
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简易机械手工作示意图
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工件传送简易机械手的动作为：机械手将工件从A点向B 点移送。机械手的上升、下降与左移、右移都是由双线 圈两位电磁阀驱动气缸来实现的。抓手对物件的松开、 夹紧是由一个单线圈两位电磁阀驱动气缸完成的，只有 电磁阀通电时抓手才能夹紧。机械手工作原点在左上方， 按下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移 的顺序依次进行。系统可具有手动、自动等几种方式。 显然，机械手的工作过程可以按下降、夹紧、上升、右 移、下降、松开、上升、左移划分为很明显的若干个阶 段，每个不同的阶段具有不同的动作，具有这样特征的 系统我们称为顺序控制系统。
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6．4．3顺序功能图编程在液体混合中的应用
阀A、阀B和阀C为电磁阀，线圈通电时打开， 线圈断电时关闭。开始时容器是空的，各阀 门均关闭，各传感器均为OFF。按下启动按 钮（I0.3）后，打开阀A，液体A流入容器， 中限位开关变为ON时，关闭阀A，打开阀B， 液体B流入容器。当液面到达上限位开关时， 关闭阀B，电机M开始运行，搅动液体，6s 后停止搅动，打开阀C，放出混合液，当液 面降至下限位开关之后再过2s，容器放空， 关闭阀C，打开阀A，又开始下一周期的操 作。按下停止（I0.4）按钮，在当前工作周 期的操作结束后，才停止操作（停在初始状 态）。
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输入信号
输出继电器 编号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5
起动/停止开 I0.0 关
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十字路口交通灯PLC接线图
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3．程序设计 根据系统的动作要求 及I/O分配用并行序列 顺序控制功能图编写 的程序
3．并行序列的编程方法
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当条件满足后，程序将同时转移 到多个分支程序执行多个流程的 情况，称为并行序列程序。
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并行序列顺序功能图 及梯形图
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6．3项目实施：工业机械手的PLC控制设计（自动方式） 6．3．1系统控制要求、工艺过程分析 机械手的控制要求及工艺过程在项目描述中已有了详细的分析， 简单归纳为一下几点： 1．机械手工作原点在左上方，按下降、夹紧、上升、右移、 下降、松开、上升、左移的顺序依次进行。设计系统自动工作 方式。 2．机械手的上升、下降与左移、右移都是由双线圈两位电磁 阀驱动气缸来实现的。抓手对物件的松开、夹紧是由一个单线 圈两位电磁阀驱动气缸完成的，只有电磁阀通电时抓手才能夹 紧。 3．为了系统安全可靠，在抓紧和放松环节可以延时1~2S。 通过对控制要求及工艺过程的分析，可知机械手的工作是一个 阶段性非常明显的顺序控制系统，因此使用顺序控制功能图进 行程序设计比较方便。
在PLC中，每个状态用状态软元件—状态继电器S表示。 S7-200 PLC的状态继电器编号从S0.0~S31.7。
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顺序功能图在顺序控制系统中的应用
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送料小车工作顺序图
用顺序功能图表示小车工作过程
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2．控制流程
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电镀生产线除装卸工件外，要求整个生产过程能自动进行。同 时行车和吊钩的正反向运 行均能实现点动控制，以便对设备进行调整和检修（在这里， 我们主要完成整个生产过程的自动程序）。 行车自动运行的控制过程是：行车在原位，吊钩下降到最下 方，行车左限位开关SQ4、吊钩下限开关SQ6被压下动作，操 作人员将电镀工件放在挂具上，即准备开始进行电镀。 （1）吊钩上升 （2）行车前进 （3）吊钩下降 （4）定时电镀 （5）吊钩上升 （6）定时滴液 （7）行车后退