PLCPLC应用技术应用技术 项目项目8 8：PLCPLC的工程的工程 应用实例应用实例 任务任务2 2 气动机械手的自动运行控制 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 一一、任务分析任务分析 二二、相关知识相关知识 三三、任务实施任务实施 四四、知识拓展知识拓展 任务任务2 气动机械手的自动控制气动机械手的自动控制 PLC应用技术应用技术 任务2 气动机械手的自动控制 项目8 PLC的工程应用实例 一、一、 任务分析任务分析 某气动机械手用来将工件从点A搬运到点B，结构示意图如图8-5所示，控制面板如图8-6所示。图8-7所示为气动机械手的工作流程，概括如下: 原点下降加紧上升右行下降松开上升左行原点 PLC应用技术应用技术 任务2 气动机械手的自动控制 项目8 PLC的工程应用实例 一、一、 任务分析任务分析 气动机械手的夹紧、松开的动作由单电控两位电磁阀驱动的气缸完成，线圈（Y1）断电，夹住工件，线圈（Y1）通电，松开工件，以防止停电时工件跌落。 机械手的左行与右行、上行与下行分别用两个双电控二位五通电磁阀驱动的气缸完成。电磁阀Y3得电、Y4断开时活塞杆伸出使机械手向右边运行，即使在Y3断开后机械手也一直保持在右边的位置， 直到电磁阀Y4得电（且Y3已断开）活塞杆才缩回使机械手向左边运行，此后即使Y4断开机械手也一直保持在左边的位置。相对的两个电磁阀Y3和Y4不能同时得电。当Y3和Y4都断电时，活塞杆连同机械手的位置由Y3、Y4中后断电者决定。 PLC应用技术应用技术 任务2 气动机械手的自动控制 项目8 PLC的工程应用实例 一、一、 任务分析任务分析 工作臂上设有上、下限位的位置开关X2、X1和左、右限位的位置开X4、X3，夹持装置不带限位开关，它是通过一定的延时（这里需要2s）来完成其夹持动作。机械手在最上面、最左边，且除松开的电磁线圈（Y1）通电外，其他线圈全部断电的状态为机械手的原位。 根据实际需要，机械手有机械手有5种工作方式种工作方式，分别对应于工作方式选择开关的5个位置（X20X24）。操作面板左下部的6个按钮用于在手动方式下对机械手实施各项控制（也称为手动控制）。为了保证在紧急情况下（包括PLC发生故障时）能可靠地切断PLC的负载电源，设置了“负载电源”按钮和“紧急停车”按钮。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 任务2 气动机械手的自动控制 二二、相关知识相关知识- 1、具有多种工作方式的步进顺控设计法具有多种工作方式的步进顺控设计法 生产实际中一般设有手动生产实际中一般设有手动、单周期单周期、单步单步、连续和回原点连续和回原点5种工作种工作方式方式 （1）手动工作方式、 一般用多个按钮分别独立控制某个运动，如前进、后退、上升、下降等。手动工作方式常采用点动控制方式，即按下按钮时对应的机构动作，松开按钮时机构停止动作。手动工作方式常用来检查系统各个单独的动作是否正常。 （2）单周期工作方式 在初始状态按下启动按钮后，系统从初始步开始，按状态转移图的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。 （3）连续工作方式 在初始状态按下启动按钮后，系统从初始步开始，工作一个周期后又进入下一个周期，反复连续地工作。按下停止按钮，并不马上停止工作，完成最后一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 任务2 气动机械手的自动控制 二二、相关知识相关知识- 1、具有多种工作方式的步进顺控设计法具有多种工作方式的步进顺控设计法 （4）单步工作方式 从初始步开始，按下启动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按一下启动按钮，才开始执行下一步的操作。单步工作方式常用于系统的调试。 （5）回原点工作方式 系统处于原点位置时称为原点状态。在进入单周期、连续和单步工作方式之前，系统应处于原点状态；如果不满足这一条件，可以选择回原点工作方式，然后按“回原点启动按钮”，使系统自动返回原点状态。单周期、连续和单步工作方式只有满足原点条件时才能从初始步开始进行状态转移。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 1、选择输入选择输入/输出设备输出设备，分分配地址配地址，绘制绘制I/O接线图接线图 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务实施三、任务实施 接线图中设置了交流接触器KM。在PLC开始运行时，按下“负载电源”按钮，使KM线圈得电并自锁，KM的主触点接通，给PLC的外部负载提供交流电源。出现紧急情况时，用“紧急停车”按钮断开负载电源。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- （1）程序的总体结构 将程序分为公用程序、自动程序、手动程序和回原点程序4个部分。 自动自动程序包括程序包括单步、单周期和连续工作的程序。梯形图中使用跳转指令使得自动程序、手动程序和回原点程序不会同时执行 “手动手动”方式方式：X20为ON、X21为OFF，此时PLC执行完公用程序后，将跳过自动程序到P0处，执行“手动程序”完毕后又跳过回原点程序到P2处； “回原点回原点”方式方式：X20为OFF、X21为ON，跳过自动程序和手动程序执行回原点程序； “单步”或“单周期”或“连续”方式，则X20、X21均为OFF，此时执行完自动程序后，跳过手动程序和回原点程序。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- （2）公用程序 左限位开关X4、上限位开关X2的常开触点和表示机械手松开的Y1的常开触点的串联电路接通时，辅助继电器M0变为ON，表示机械手在原位。 公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，在开始执行用户程序（M8002为ON）、系统处于手动工作方式或自动回原点方式时，必须将自动程序各步对应的状态器（初始步S2及工作步S20-S27）复位，并且将表示连续工作状态的M1复位。 当机械手处于原点状态（M0为ON）时，可以选择单周期、连续或者单步工作方式，将自动工作运行的初始步S2置位。如果不满足原点状态条件，可以选择回原点工作方式X21，然后按“回原点启动按钮X25”，使系统自动返回原点状态。单周期、连续和单步工作方式只有满足原点条件时才能从初始步S2开始进行状态转移。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- （3）手动程序 手动工作时用X5X12对应的6个按钮控制机械手的上升、下降、左行、右行、松开和夹紧。为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了一些必要的联锁，如，上升与下降之间、左行与右行之间的互锁；上升、下降、左行、右行的限位；上限位开关X2的常开触点与控制左行的Y4线圈串联（右行的Y3线圈串联），这使得机械手升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时与别的物体碰撞。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- （4）自动程序-机械手系统自动程序的状态转移图。在各工作步的驱动动作中，X1X4的常闭触点是为单步工作方式设置的。 系统工作在连续、单周期（非单步）工作方式时，X22的常闭触点接通，使M2（转换允许）为ON，串联在各步电路中的M2的常开触点接通，允许步与步之间的转换。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序- 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- 单周期单周期工作工作方式方式：此时X23为ON， X21和X22的常闭触点闭合，各步的M2为ON，允许转换。若此时系统处于原点，则初始步S2为ON，按下起动按钮X26，激活S20步，Y0接通，机械手下降；机械手碰到下限位开关X1时，S21步变为ON，Y1被复位，工件被夹紧；同时T0得电，2s以后T0的定时时间到，其常开触点接通，使系统进入S22步。系统将这样一步一步地往下工作，当机械手在S27步返回原点时，X4为ON，M1为OFF，转换条件 M2 X4满足，系统返回并停留在初始步S2。 （4）自动程序 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序- 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- 连续连续工作方式工作方式，X24为ON，若原点条件满足则初始步S2被激活。按下起动按钮X26，与单周期工作方式时相同，S20步变为ON，机械手下降，与此同时，控制连续工作的M1为ON，往后的工作过程与单周期工作方式相同。当机械手在S27步返回原点时，X4为ON，因为M1为ON，转换条件M1 M2 X4满足，系统将返回到S20步，反复连续地工作下去。按下停止按钮X27后，M1变为OFF，但是系统不会立即停止工作，在完成当前工作周期的全部动作后，在S27步返回最左边，左限位开关X4为ON，转换条件 M2 X4满足，系统才返回并停止在初始步S2。 （4）自动程序 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序- 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- （4）自动程序 单步单步工作方式工作方式，X22为ON，“转换允许”辅助继电器M2在一般情况下为OFF，不允许步与步之间的转换。设系统处于初始状态，S2为ON，按下起动按钮X26，M2变为ON，使S20步为ON，系统进入下降步。放开起动按钮后， M2马上变为OFF。在下降步，Y0得电，机械手降到下限位开关X1处时，X1的常闭触点断开，使Y0的线圈断电，机械手停止下降。X1的常开触点闭合后，如果没有按起动按钮，M2就处于OFF状态，一直要等到按下起动按钮X26，使M2变为ON，M2的常开触点接通，转换条件X1 M2才能使S21步接通，系统才能由下降步S20进入夹紧步S21。以后在完成某一步的操作后，都必须按一次起动按钮，系统才能进入下一步。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序- 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- （4）自动程序 在各工作步的驱动动作中，X1X4的常闭触点是为单步工作方式设置的。以下降为例，当小车碰到限位开关X1后，与下降步对应的状态器S20不会马上变为OFF，如果Y0的线圈不与X1的常闭触点串联，机械手就不能停在下限位开关X1处，还会继续下降，这种情况下可能造成事故。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序- 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- （4）自动程序-步进梯形图程序 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 2、设计控制程序设计控制程序- 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- （5）回原点程序 图8-14所示为机械手自动回原点程序的梯形图。在回原点工作方式（X21为ON），按下回原点起动按钮X25，M3变为ON，机械手松开和上升，升到上限位开关时X2为0N，机械手左行，到左限位处时，X4变为ON，左行停止并将M3复位。这时原点条件满足，M0为ON，在公用程序中，原点条件M0被置位，为进入单周期、连续和单步工作方式做好了准备。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 3、程序程序调试调试 任务2 气动机械手的自动控制 三、任务三、任务实施实施- 由于在各部分程序设计时已经考虑了各部分之间的相互关系，因此，只要将公用程序（见图8-10）、手动程序（见图8-11）、自动程序（见图8-13）和回原点程序（见图8-14）按照机械手程序总体结构（见图8-9）综合起来即为机械手控制系统的PLC程序。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 状态初始化指令IST 任务2 气动机械手的自动控制 四、知识拓展四、知识拓展- 使用状态初始化指令IST进行多工作方式系统的编程可以简化很多编程步骤，使程序结构简单明了。状态初始化指令IST的功能是自动定义有关内部继电器及特殊辅助继电器的状态。如图8-15所示，当M8000接通时，【S】指定输入端运行模式，【D1】、【D2】分别指定在自动操作程序中实际用到的最小和最大状态器地址。【S】指定的输入端运行模式具体定义如下。 X20：手动操作； X21：回原点； X22：单步； X23：单周期（循环运行一次）； X24：连续运行（自动） X25：回原点启动： X26：自动运行启动；X27：停止。 IST指令同时对上述定义的用法作了相关限制。规定X20X27为选择开关或按钮开关。其中，X20X24不能同时接通，即X20X24只能使用选择开关或编码开关，X25X27为按钮开关。 IST指令被驱动后，下列元件被自动切换控制。若在这以后，M8000变为OFF，这些元件的状态仍保持不变。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 状态初始化指令IST 任务2 气动机械手的自动控制 四、知识拓展四、知识拓展- M8040：禁止状态转移； M8041：状态转移开始； M8042：启动脉冲； M8043：回原点完成以后自动置1；M8044：设置原点条件，一旦系统处于原点位置M8044即为ON； M8047：STL状态监控有效。 S0：手动操作初始状态（初始步）；S1：回原点初始状态（初始步）； S2：自动运行初始状态（初始步）。 IST指令在程序中只能使用一次，应放在步进顺控指令之前。若在回原点完成（M8043置1）之前改变操作方式，则所有输出将变为OFF。 PLC应用技术应用技术 项目8 PLC的工程应用实例 状态初始化指令IST 任务2 气动机械手的自动控制 四、知识拓展四、知识拓展- PLC应用技术应用技术 THE END THANKS !