氣動機(jī)械手動作示意圖，其功能是將工件從 A 處移送到 B 處。氣動機(jī)械手的升降和左右移行分別使用了雙線圈的電磁閥，在某方向的驅(qū)動線圈失電時(shí)能保持在原位，必須驅(qū)動反方向的線圈才能反向運(yùn)動。

　　上升、下降對應(yīng)的電磁閥線圈分別是 YV2 、YV1 ，右行、左行對應(yīng)的電磁閥線圈分別是 YV3 、YV4。機(jī)械手的夾鉗使用單線圈電磁閥 YV5 ，線圈通電時(shí)夾緊工件，斷電時(shí)松開工件。

　　通過設(shè)置限位開關(guān) SQ1 、SQ2、SQ3、SQ4 分別對機(jī)械手的下降、上升、右行、左行進(jìn)行限位，而夾鉗不帶限位開關(guān)，它是通過延時(shí) 1.7s 來表示夾緊、松開動作的完成的。如下圖所示

　　如圖 10-8 所示為機(jī)械手的操作面板，機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)手動、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。手動工作方式時(shí)，用各按鈕的點(diǎn)動實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動作；回原位工作方式時(shí)，按下“回原位”

　　按鈕，則機(jī)械手自動返回原位；單步工作方式時(shí)，每按一次起動按鈕，機(jī)械手向前執(zhí)行一步；選擇單周期工作方式時(shí)，每按一次起動按鈕，機(jī)械手只運(yùn)行一個(gè)周期就停下；連續(xù)工作方式時(shí)，機(jī)械手在原位，只要按下起動按鈕，機(jī)械手就會連續(xù)循環(huán)動作，直到按下停止按鈕，機(jī)械手才會最后運(yùn)行到原位并停下；而在傳送工件的過程中，機(jī)械手必須升到最高位置才能左右移動，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn)行時(shí)碰到其它工件。

　　2.1 分配輸入 /輸出點(diǎn)，見表 10-4

　　2.2 PLC 接線圖，如圖 10-9 所示

　　2.3 程序設(shè)計(jì)

　　2.3.1 基本指令編程

　　機(jī)械手系統(tǒng)的程序總體結(jié)構(gòu)如圖 10-10 所示，分為公用程序、自動程序、手動程序和回原位程序等四部分。其中自動程序包括單步、單周期和連續(xù)運(yùn)行的程序，因它們的工作順序相同，所以可將它們合編在一起。 CJ（FNC00）是條件跳轉(zhuǎn)應(yīng)用指令（詳情見項(xiàng)目十二），指針標(biāo)號 P□ 是其操作數(shù)。

　　該指令用于某種條件下跳過 CJ 指令和指針標(biāo)號之間的程序，從指針標(biāo)號處繼續(xù)執(zhí)行，以減少程序執(zhí)行時(shí)間。如果選擇“手動”工作方式，即 X0 為 ON，X1 為 OFF，則 PLC 執(zhí)行完公用程序后，將跳過自動程序到 P0 處，由于 X0 動斷觸點(diǎn)斷開，所以直接執(zhí)行“手動程序”。由于 P1 處的X1 的動斷觸點(diǎn)閉合，所以又跳過回原位程序到 P2 處。

　　如果選擇“回原位”工作方式，同樣只執(zhí)行公用程序和回原位程序。如果選擇“單步”或“連續(xù)”方式，則只執(zhí)行公用程序和自動程序。公用程序如圖 10-11 所示，當(dāng) Y4 復(fù)位（即松緊電磁閥松開）、左限位 X21 和上限位 X17 接通時(shí)，輔助繼電器 M0 變?yōu)?ON，表示機(jī)械手在原位。

　　這時(shí)， 如果開始執(zhí)行用戶程序 （M8002 為 ON）、系統(tǒng)處于手動或回原位狀態(tài)（ X0 或 X1 為ON），那么初始步對應(yīng)的 M10 被置位，為進(jìn)入單步、單周期、連續(xù)工作方式作好準(zhǔn)備。

　　如果 M0 為 OFF， M10 被復(fù)位，系統(tǒng)不能進(jìn)入單步、單周期、連續(xù)工作方式。圖中的指令ZRST（FNC40）是成批復(fù)位的應(yīng)用指令，當(dāng) X0 為 ON 時(shí)，對 M11~M18 的輔助繼電器復(fù)位，以防止系統(tǒng)從自動方式轉(zhuǎn)換到手動方式，再返回自動方式時(shí)出現(xiàn)兩種不同的活動步。

　　手動程序如圖 10-12 所示， 用 X10~X15 對應(yīng)機(jī)械手的上下左右移行和夾鉗松緊的按鈕。按下不同的按鈕，機(jī)械手執(zhí)行相應(yīng)的動作。在左、右移行的程序中串聯(lián)上限位置開關(guān)的動合觸點(diǎn)是為了避免機(jī)械手在較低位置移行時(shí)碰撞其它工件。為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，程序之間還進(jìn)行了必要的聯(lián)鎖。

　　如圖 10-13 所示為回原位程序， 在系統(tǒng)處于回原位工作狀態(tài)時(shí)， 按下回原位按鈕 （X5 為ON），M3 變?yōu)?ON，機(jī)械手松開和上升，當(dāng)升到上限位（ X17 變?yōu)?ON），機(jī)械手左行，直到移至左限位（ X21 變?yōu)?ON）才停止，并且 M3 復(fù)位。

　　自動程序如圖 10-14 所示，系統(tǒng)工作為單步方式時(shí)， X2 為 ON，其動斷觸點(diǎn)斷開，輔助繼電器一般情況下 M2 為 OFF 。X3 、X4 都為 OFF，“單周期”和“連續(xù)”工作方式被禁止。假設(shè)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)， M10 為 ON,當(dāng)按下起動按鈕 X6 時(shí)， M2 變?yōu)?ON,使 M11 為 ON，Y0 線圈得電，機(jī)械手下降。放開起動按鈕后， M2 立即變?yōu)?OFF。

　　當(dāng)機(jī)械手下降到下限位時(shí)，與 Y0 線圈串聯(lián)的 X16 動斷觸點(diǎn)斷開， Y0 線圈失電，機(jī)械手停止下降。此時(shí)， M11 、X16 均為 ON，其動合觸點(diǎn)接通，再按下起動按鈕 X6 時(shí)， M2 又變?yōu)?ON，M12 得電并自保持，機(jī)械手進(jìn)入夾緊狀態(tài)，同時(shí) M11 也變?yōu)镺FF。在完成某一步的動作后，必須按一次起動按鈕，系統(tǒng)才能進(jìn)入下一步。

　　如果選擇的是單周期工作方式， 此時(shí) X3 為 ON，X2 的動斷觸點(diǎn)接通， M2 為 ON，允許轉(zhuǎn)換。

　　在初始步時(shí)按下起動按鈕 X6 ，在 M11 電路中，因 M10、X6 、M2 的動合觸點(diǎn)和 M12 的動斷觸點(diǎn)都接通，所以 M11 變?yōu)?ON，Y0 也變?yōu)?ON，機(jī)械手下降。當(dāng)機(jī)械手碰到下限位開關(guān) X16 時(shí)停止下降，M12 變?yōu)?ON， Y4 也變?yōu)?ON，機(jī)械手進(jìn)入夾緊狀態(tài)，經(jīng)過 1.7s 后，機(jī)械手夾緊工件開始上升。這樣，系統(tǒng)就會按工序一步一步向前運(yùn)行。

　　當(dāng)機(jī)械手在 M18 步返回原位時(shí)， X4 為 OFF，其動合觸點(diǎn)斷開，此時(shí)不是連續(xù)工作方式，因此機(jī)械手不會連續(xù)運(yùn)行。

　　系統(tǒng)處于連續(xù)方式時(shí)， X4 為 ON ，它的動合觸點(diǎn)閉合，在初始步時(shí)按下起動按鈕 X6 ，M1 得電自保持，選擇連續(xù)工作方式，其它工作過程與單周期方式相同。按下停止按鈕 X7 后， M1 變?yōu)镺FF，但系統(tǒng)不會立即停下，在完成當(dāng)前的工作周期后，機(jī)械手最終停在原位。

　　2.3.2 基本指令配合步進(jìn)指令的編程方法

　　運(yùn)用步進(jìn)指令編寫機(jī)械手順序控制的程序比用基本指令更容易、更直觀。在機(jī)械手的控制系統(tǒng)中，手動和回原位工作方式用基本指令很容易實(shí)現(xiàn)，這里不重復(fù)。只介紹圖 10-15 所示的順序功能圖，該圖實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的自動連續(xù)運(yùn)行。圖中特殊輔助繼電器 M8002 僅在運(yùn)行開始時(shí)接通。S0 為初始狀態(tài)，對應(yīng)回原位的程序。

　　在選定連續(xù)工作方式后， X4 為 ON，按下回原位按鈕 X5，能保證機(jī)械手的初始狀態(tài)在原位。當(dāng)機(jī)械手在原位時(shí)，夾鉗松開 Y4 為 OFF，上限位 X17、左限位 X21 都為 ON，這時(shí)按下起動按鈕 X6，狀態(tài)由S0 轉(zhuǎn)換到 S20，Y0 線圈得電，機(jī)械手下降。

　　當(dāng)機(jī)械手碰到下限位開關(guān) X16 時(shí)， X16 變?yōu)?ON，狀態(tài)由 S20 轉(zhuǎn)換為 S21， Y0 線圈失電，機(jī)械手停止下降， Y4被置位， 夾鉗開始夾持， 定時(shí)器 T0 啟動，經(jīng)過 1.7s 后，定時(shí)器的觸頭接通， 狀態(tài)由S21 轉(zhuǎn)換為 S22，機(jī)械手上升。

　　系統(tǒng)如此一步一步按順序運(yùn)行。當(dāng)機(jī)械手返回到原位時(shí) X21 變?yōu)?ON，狀態(tài)由 S27 轉(zhuǎn)換為 S0，機(jī)械手自動進(jìn)入新的一次運(yùn)行過程。因此機(jī)械手能自動連續(xù)運(yùn)行。

　　從圖 10-15 所示的順序功能圖中可以看出，每一狀態(tài)繼電器都對應(yīng)機(jī)械手的一個(gè)工序，只要弄清工序之間的轉(zhuǎn)換條件及轉(zhuǎn)移方向就很容易、很直觀的畫出順序功能圖。其對應(yīng)的步進(jìn)指令梯形圖也很容易畫出。

　　2.3.3 基本指令、初始狀態(tài)指令和步進(jìn)指令配合的編程方法

　　初始狀態(tài)指令順序控制的程序如圖 10-16 所示。圖（ a）為初始化程序，它保證了機(jī)械手必須在原位才能進(jìn)入自動工作方式。圖（ b）為手動方式程序，機(jī)械手的夾緊、放松及上下左右移行由相應(yīng)的按鈕完成。在圖（c）回原位方式程序中， 只需按下回原位按鈕即可。

　　圖中除初始狀態(tài)繼電器外，其它狀態(tài)繼電器應(yīng)使用回零狀態(tài)繼電器 S10~ S19。圖（ d）為自動方式程序， M8041 和 M8044 都是在初始化程序中設(shè)定的，在程序運(yùn)行中不再改變。

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