5.3 簡易機械手的PLC控制系統開發實例

5.3.1 明確系統控制要求

簡易機械手的結構圖如圖5-11所示。M1為控制機械手左右移動的電動機，M2為控制機械手升降的電動機，YV線圈用來控制機械手夾緊放松，SQ1為左到位檢測開關，SQ2為右到位檢測開關，SQ3為上到位檢測開關，SQ4為下到位檢測開關，SQ5為工件檢測開關。

簡易機械手控制要求如下：

①機械手要將工件從工位A移到工位B。

②機械手的初始狀態（原點條件）是機械手應停在工位A的上方，SQ1、SQ3均閉合。

③若原點條件滿足且SQ5閉合（工位A處有工件），按下啟動按鈕，則機械手按“原點→下降→夾緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移→原點停止”步驟工作。

5.3.2 確定輸入/輸出設備并分配合適的I/O端子

簡易機械手控制采用的輸入/輸出設備和對應的PLC端子如表5-2所示。

5.3.3 繪制PLC控制電路圖

圖5-12為簡易機械手的PLC控制電路圖。

5.3.4 編寫PLC控制程序

1.繪制狀態轉移圖

圖5-13為簡易機械手控制的狀態轉移圖。

2.編寫梯形圖程序

啟動三菱編程軟件，按照圖5-13所示的狀態轉移圖編寫梯形圖，編寫完成的梯形圖如圖5-14所示。

5.3.5 詳解硬件電路和梯形圖的工作原理

下面結合圖5-12控制電路圖和圖5-14梯形圖來說明簡易機械手的工作原理。

武術運動員在表演武術時，通常會在表演場地某位置站立好，然后開始進行各種武術套路表演，表演結束后會收勢成表演前的站立狀態。同樣的，大多數機電設備在工作前先要回到初始位置（相當于運動員的表演前的站立位置），然后在程序的控制下，機電設備開始各種操作，操作結束又會回到初始位置，機電設備的初始位置也稱原點。

1.初始化操作

當PLC通電并處于“RUN”狀態時，程序會先進行初始化操作。程序運行時，M8002會接通一個掃描周期，線圈Y0～Y4先被ZRST指令（該指令的用法見第6章）批量復位，同時狀態繼電器S0被置位，[7]S0常開觸點閉合，狀態繼電器S20～S30被ZRST指令批量復位。

2.啟動控制

①原點條件檢測。[13]～[28]之間為原點檢測程序。按下啟動按鈕SB1→[3]X000常開觸點閉合，輔助繼電器M0線圈得電，M0自鎖觸點閉合，鎖定供電，同時[19]M0常開觸點閉合，Y004線圈復位，接觸器KM5線圈失電，機械手夾緊線圈失電而放松，另外[13][16][22]M0常開觸點也均閉合。若機械手未左到位，開關SQ1閉合，[13]X002常閉觸點閉合，Y001線圈得電，接觸器KM1線圈得電，通過電動機M1驅動機械手右移，右移到位后SQ1斷開，[13]X002常閉觸點斷開；若機械手未上到位，開關SQ3閉合，[16]X004常閉觸點閉合，Y003線圈得電，接觸器KM4線圈得電，通過電動機M2驅動機械手上升，上升到位后SQ3斷開，[16]X004常閉觸點斷開。如果機械手左到位、上到位且工位A有工件（開關SQ5閉合），則[22]X002、X004、X006常開觸點均閉合，狀態繼電器S20被置位，[28]S20常開觸點閉合，開始控制機械手搬運工件。

②機械手搬運工件控制。[28]S20常開觸點閉合→Y002線圈得電，KM3線圈得電，通過電動機M2驅動機械手下移，當下移到位后，下到位開關SQ4閉合，[30]X005常開觸點閉合，狀態繼電器S21被置位→[33]S21常開觸點閉合→Y004線圈被置位，接觸器KM5線圈得電，夾緊線圈得電將工件夾緊，與此同時，定時器T0開始1s計時→1s后，[38]T0常開觸點閉合，狀態繼電器S22被置位→[41]S22常開觸點閉合→Y003線圈得電，KM4線圈得電，通過電動機M2驅動機械手上移，當上移到位后，開關SQ3閉合，[43]X004常開觸點閉合，狀態繼電器S23被置位→[46]S23常開觸點閉合→Y000線圈得電，KM1線圈得電，通過電動機M1驅動機械手右移，當右移到位后，開關SQ2閉合，[48]X003常開觸點閉合，狀態繼電器S24被置位→[51]S24常開觸點閉合→Y002線圈得電，KM3線圈得電，通過電動機M2驅動機械手下降，當下降到位后，開關SQ4閉合，[53]X005常開觸點閉合，狀態繼電器S25被置位→[56]S25常開觸點閉合→Y004線圈被復位，接觸器KM5線圈失電，夾緊線圈失電將工件放下，與此同時，定時器T0開始1s計時→1s后，[61]T0常開觸點閉合，狀態繼電器S26被置位→[64]S26常開觸點閉合→Y003線圈得電，KM4線圈得電，通過電動機M2驅動機械手上升，當上升到位后，開關SQ3閉合，[66]X004常開觸點閉合，狀態繼電器S27被置位→[69]S27常開觸點閉合→Y001線圈得電，KM2線圈得電，通過電動機M1驅動機械手左移，當左移到位后，開關SQ1閉合，[71]X002常開觸點閉合，如果上到位開關SQ3和工件檢測開關SQ5均閉合，則狀態繼電器S20被置位→[28]S20常開觸點閉合，開始下一次工件搬運。若工位A無工件，SQ5斷開，機械手會停在原點位置。

3.停止控制

當按下停止按鈕SB2→[3]X001常閉觸點斷開→輔助繼電器M0線圈失電→[6]、[13]、[16]、[19]、[22]、[71]M0常開觸點均斷開，其中[6]M0常開觸點斷開解除M0線圈供電，其他M0常開觸點斷開使狀態繼電器S20無法置位，[28]S20步進觸點無法閉合，[28]～[76]之間的程序無法運行，機械手不工作。