分享机械手控制系统应用设计及编程方法

应用PLC技术实现对机械手的控制，其任务是将工件从传送带A搬运到传送带B。采用移位指令设计顺控程序。

机械手的动作示意图如图1所示，它是一个能够产生水平/垂直位移的机械设备，用来将工件由左工作台搬运到右工作台。

图 1

1、工艺过程与控制要求

机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左转/右转分别由双线圈两位电磁阀控制。例如：当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左转/右转分别由左转电磁阀和右转电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位电磁阀(称为夹紧电磁阀)来控制气缸的运动。当该线圈通电时，机械手夹紧；当该线圈断电时，机械手放松。

当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降，用光电开关I0.5进行无工件检测。

机械手的动作过程如图2所示。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。若此时右工作台上无工件，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，机械手经过八步动作完成了一个周期的动作。

图 2

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步进、单周期和连续操作三种方式。

（1）手动操作：就是用按钮操作对机械手的每步运动单独进行控制。例如，当选择上/下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手右移；按下停止按钮，机械手左移。当选择夹紧/放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。

（2）步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。

（3）单周期操作：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。

（4）连续操作：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。在工作中若按下停止按钮，则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、操作面板布置

图3位操作面板布置图。

接通I0.7是单操作方式。按加载选择开关的位置，用启动/停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到“左右”位置时，按下启动按钮，机械手右行;若按下停止按钮，机械手左行。用上述操作可使机械手停在原点。

接通I1.0是步进方式。机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步;每按启动按钮一次，操作一步。接通I1.1是单周期操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，自动操作一个周期。接通I1.2是连续操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期动作后自动回到原点并不再动作。

图 3

3、输入/输出端子地址分配机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200CPU214，图4是S7-200 CPU214输入/输出端子地址分配图。该机械手控制系统共使用了14个输入量，6个输出量。

图 4

4、整体程序结构

机械手的整体程序结构如图5所示。若选择单操作工作方式，I0.7断开,接着执行单操作程序。(单操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计)。

在单周期工作方式和连续操作方式下，可执行自动操作程序。在步进工作方式，执行步进操作程序，按一下启动按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。

在需要自动操作方式时，中间继电器M1.0接通。步进工作方式、单操作工作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器。