外圓磨床氣動機械手的PLC控制系統設計

　　一、機械手控制系統的基本功能要求

　　1、本機械手要具有回原點，手動（點動）和自動（單步、連續）控制的操作方式。

　　2、手動操作。用按鈕操作對機械手的每一種運動單獨進行控制。

　　3、回原點操作方式。按下回原點啟動按鈕，機械手自動返回原點位置。

　　4、自動操作。包括單步操作和連續運行兩種操作方式。操作前提是機械手需處在原點位置上。

　　(1)、單步操作。每按一次按鈕，機械手完成一步動作后自動停止。

　　(2)、連續運行。系統一旦啟動，機械手的動作將自動地連續不斷地周期性循環。期間若按停止按鈕，要完成一個完整的動作循環才停止。

　　二、PLC的選型及I/O地址分配

　　根據上述功能要求，機械手的控制系統需設計成單級式，以實現對機械手各驅動器件的控制。根據工藝要求、控制功能等綜合考慮，本系統選用三菱FZ2N-48MR微型PLC，其輸入為24點，輸出為24點。I/O端子接線圖如圖四所示。

　　輸入信號包括：四種工作方式旋轉開關、六種點動運動按鈕以及用于檢測各氣缸行程的位置檢測開關（伸縮和回轉氣馬達各采用2個行程開關）。

　　由于控制氣缸的電磁閥線圈1DT-6DT均為24V直流電壓，故將其接至Y0-Y5，且均設指示燈指示。以便于觀察和監視。考慮斷開電流時電磁閥線圈會在其兩端產生極高的感應電壓的問題，在每一個電磁閥線圈兩端并接了續流二極管。除外，還設有故障報警指示及原點指示。

　　為了防止PLC停電后再來電會自行啟動，有礙安全，設置了外部接觸器來控制PLC的電源。另外，還設置了緊急停止開關。

　　三、PLC程序設計

　　為增強本程序的可讀性及簡化程序，整個軟件系統采用模塊化結構，以方便指令中的IST狀態初始化指令來進行設計。

　　總軟件系統包括初始化電路、故障報警程序、點動操作程序、回原點程序及自動操作程序五大模塊構成，分別解決單個問題，然后再進行綜合。圖五為經銷商系統模塊圖。

　　初始化電路：由于要用到IST指令，考慮到本系統省略了部分模式，故需借助輔助繼電器進行模式選擇輸入的分配。

　　故障報警程序：本系統中，將時間程序控制和行程程序控制結合起來，揚長避短，使系統既有時間控制的檢測功能，又有行程控制的功能。為此，使用了ANS指令。不管機械手處于哪種工作方式，其每一個動作的期間中，若給定的延時時間已到，但行程開關仍未能到位閉合，說明系統出現故障，故障報警程序診斷報警。排除故障后，按復位按鈕能消除故障指示及進行狀態元件的成批復位。

　　點動操作程序：可用單個按鈕分別控制三個氣缸的電磁閥工作，實現點動控制。

　　回原點程序：按下啟動按鈕，可使機械手自動返回原點。

　　自動操作程序：M8044檢測原點狀態，作為自動操作傳送開始的條件。自動程序可實現：(1)單步操作：機械手在原點位置時，每次按啟動按鈕，執行一個工序。(2)連續運行操作：當機械手處于原位時，按啟動按鈕，機械手開始連續反復運行。在自動連續程序執行的期間李，若按下停止按鈕使X17為1，系統都能完成一個完整的運動循環返回至原點才結束。

　　圖六為初始化電路，圖七為自動操作程序狀態轉移圖，其余模塊的程序圖略。

　　四、PLCo控制程序具有以下特點：

　　(1)采用IST指令實現模塊化設計，程序簡潔，可讀性好，調試方便，易于擴充。

　　(2)具有回原點、手動及自動操作（單步和連續運行操作）三種工作方式。

　　(3)回原點程序及自動操作程序都是用步進順控方式編程的，以實現動作的連續順序執行。

　　(4)采用ANS指令組成故障報警陳故鄉。故障排除后，可進行復位以消除故障指示及執行過的狀態元件警醒復位（采用成批復位指令ZRSTP）。

　　氣動機械手是工業及非產業界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。氣動機械手的設計和制造涉及到機械、電氣控制、液壓和氣壓傳動等方面的專業知識。而機電液（氣）一體化是工業自動化發展的必然趨勢。