PLC控制的机械手设计第三讲.doc

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1、PLC控制的机械手设计第三讲PLC部分设计1.分配输入输出设备1.1PLC选型及I/O接线图根据控制要求，PLC控制系统选用西门子公司ST-200系列CPU224和EM223。1.2继电器分配根据控制系统外部I/O地址，内部辅助继电器的分配表根据控制系统外部I/O接线图，PLCI/O地址分配见表3-1所示。符号控制元件功能描述I0.0SB1启动I0.1SQ1下限I0.2SQ2上限I0.3SQ3右限I0.4SQ4左限I0.5SP1有工件检测（常开）I0.6SP2无工件检测I0.7SA1手动I1.0SA2单步I1.1SA3单周期I1.2SA4连续I1.3SB3传送带A运动I1.4S

2、B4停止I1.5SB5下降I2.0SB6上升I2.1SB7右移I2.2SB10左移I2.3SB11夹紧I2.4SB12放松I2.5SB13复位Q0.0Yv1传动带A运转Q0.1Yv2下降Q0.2Yv3夹紧Q0.3Yv4上升Q0.4Yv5右移Q0.5Yv6左移Q0.6HL原位显示表3-1外部I/O继电器分配2.确定PLC的输入输出设备CPU224集成14个输入和10个输出共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O或35路模拟I/O点，13KB字节程序和数据存储空间。S7-200系列的CPU224主机有I0.0—I0.7、I1.0—I1.5共计14个

3、输入点和Q0.0—Q0.7、Q10—Q1.1共计10个输出点。CPU224输入电路采用了双向光电耦合器，24VDC极性可任意选择，系统设置1MB为I0.x字节输入端子的公共端，2MB为I1.x字节输入端子的公共端。在晶体管输出电路中采用了MOSFET功率驱动器件，并将数字量输出分为两组，每组有一个独立公共端，共有1L、2L两个公共端，可接入不同的负载电源。CPU224PLC有6个高速计数脉冲输入端（I0.0—I0.5），最快的响应速度为30KHZ，用于捕捉经CPU扫描周期更快的脉冲信号。另外，还有2个高速脉冲输出端（Q0.0、Q0.1），输出脉冲频率可达20KHZ.用于PTO（

4、高速脉冲束）和PWMC（宽度可变脉冲输出）高速脉冲输出。扩展模块EM223，输出16个点，输出16个点。足以满足工作要求。输入接口中有滤波电路及耦合隔离电路。滤波有抗干扰的作用，耦合有抗干扰及产生标准信号的作用。隔离有保护PLC内部的作用。此外，传送带A的运动也由PLC控制，由于其工作特点就是向一个方向运动，PLC控制的电动机就不需反转。如果，要传送带上负载大，就用三相电动机。3.设计PLC程序画出梯形图3.1整体设计当工作方式选择手动工作方式时，I0.7接通，执行手动工作程序；当工作方式选择开关选择自动方式（单步、单周、连续）时，I1.0、I1.1、I11.2分别接通，执行自

5、动控制程序，整体设计的梯形图（主程序）如图3-2所示:图3-2梯形图3.2手动控制程序与自动控制程序（1）手动控制程序手动操作不需要按工序顺序动作，可以按普通继电接触器控制系统来设计。手动控制的梯形图见图3-3所示子程序0，手动按钮I2.0、I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5、分别控制下降、上升、右移、左移、夹紧、放松各个动作。为了保持系统的安全运行，设置了一些必要的联锁保护，基中在左右移动的控制环节中加入了I0.2作为上限连锁。因为机械手只有处于上限位置（I0.2=1）时，才允许左右移动。由于夹紧，放松动作选用单线圈双位电磁阀控制，因此在梯形图中用“置位”、“复

6、位”指令来控制，该指令具有保持功能，并且也设了机械联锁。只有当机械手处于下限（I0.1=1）时，才能进行夹紧和放松动作。手动控制的程序如图3-3所示:图3-3手动控制程序图（2）自动操作程序机械手的自动操作流程图如图3-4所示。图中矩形方框表示其自动工作循环过程中的一个“工步”，方框中用文字表示该步的编号，方框的右边画出该步动作的执行元件，相邻两工步之间用有向线段连接，表明转换方向，有向线段上的小横线表示转换的条件，当转换条件得到满足时，便从上一工步转到下一工步。对于顺序控制可用多种方法进行编程，用移位寄存器也很容易实现这种控制功能，转换的条件有各行程开关，光电开关及定时器的状

7、态来决定。为了保证运行的可靠性，在执行夹紧和放松动作时，分别用定时器T37和定时T38作为转换的条件，并采用具有保持功能的继电器为夹紧电磁阀线圈供电，其工作过程分析如下：a、机构处于原位，上限位和左限位行程开关闭合，I0.2、I0.4接通，移位寄存器首位m1.0置“1”，Q0.6输出原位显示，机构当前处于原位。b、按下启动按钮，I0.0接通，产生位移信号，使移位寄存器右移一位，m1.1置“1”（同时m1.0恢复为0），m1.1得电，Q0.1输出下降信号。c、下降至下限位，下限位开关受压，I0