1 引言
機械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用PLC控制機械手實現(xiàn)各種規(guī)定的工序動作，可以簡化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動生產(chǎn)率。圖1 是機械手搬運物品示意圖。
圖1 機械手搬物示意圖
圖中機械手的任務(wù)是將傳送帶A上的物品搬運到傳送帶B。為使機械手動作準(zhǔn)確，在機械手的極限位置安裝了限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5，對機械手分別進行抓緊、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、上升、下降動作的限位，并發(fā)出動作到位的輸入信號。傳送帶A上裝有光電開關(guān)SP，用于檢測傳送帶A上物品是否到位。機械手的起、停由圖中的起動按鈕SB1、停止按鈕SB2控制。
傳送帶A、B由電動機拖動。機械手的上、下、左、右、抓緊、放松等動作由液壓驅(qū)動，并分別由六個電磁閥來控制。
2 機械手的動作流程
傳送帶B處于連續(xù)運行狀態(tài)，故不需要用PLC控制。
機械手及傳送帶C 順序動作的要求是：
1) 按下起動按鈕SB1時，機械手系統(tǒng)工作。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關(guān)動作；
2) 左轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂左轉(zhuǎn)，至左轉(zhuǎn)限位開關(guān)動作；
3) 下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關(guān)動作；
4) 啟動傳送帶A運行，由光電開關(guān)SP檢測傳送帶A上有無物品送來，若檢測到物品，則抓緊電磁閥通電，機械手抓緊，至抓緊限位開關(guān)動作；
5) 手臂再次上升，至上升限位開關(guān)再次動作；
6) 右轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂右轉(zhuǎn)，至右轉(zhuǎn)限位開關(guān)動作；
7) 手臂再次下降，至下降限位開關(guān)再次動作；
8) 放松電磁閥通電，機械手松開手爪，經(jīng)延時2秒后，完成一次搬運任務(wù)，然后重復(fù)循環(huán)以上過程。
9) 按下停止按鈕SB2或斷電時，機械手停止在現(xiàn)行工步上，重新起動時，機械手按停止前的動作繼續(xù)工作。
根據(jù)對機械手的順序動作要求，可以畫出時序圖如圖2所示。由時序圖可作出圖3所示的機械手動作流程圖。
圖2 機械手佛那故作布序圖
圖3 機械手動作流程圖
3 PLC選型及其I/O點編號分配
3.1 PLC的選型
由于機械手系統(tǒng)的輸入/輸出接點少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機對PLC進行監(jiān)控和管理，故選用日本OMRON（立石）公司生產(chǎn)的多功能小型C20P主機。該機輸入點為12，輸出點為8。內(nèi)部主要有：136個輔助繼電器、16個特殊功能繼電器、160個保持繼電器、8個暫存繼電器、48個定時/計數(shù)器、64個16位數(shù)據(jù)存貯器。
3.2 I/O點編號分配
根據(jù)圖3所示的機械手動作流程圖，可以確定電氣控制系統(tǒng)的I/O點分配，如表1所示。
表1 機械手控制I/O分配表
根據(jù)圖3流程圖和表1的I/O分配表，可以編制出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示。
圖4 機械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
4 編程及程序運行
4.1 用步進指令編程
根據(jù)圖4
狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，編制的步進梯形圖程序如圖5所示。
圖5中，“全部輸出禁止”部分的作用是在停止時禁止全部輸出，使機械手停止在現(xiàn)行的工步上；重新起動時又能從停止前的工步繼續(xù)動作。
在狀態(tài)由HR010轉(zhuǎn)移至HR000的條件中，增加了保持繼電器的常閉觸點
，其作用是：當(dāng)機械手工作在某一中間工步時，若
PLC斷電或停止運行，機械手停止在中間工步上。PLC復(fù)電或重新投入運行后，由于保持繼電器HR具有狀態(tài)斷電保護的功能，因此在重新起動時，中有某一個是斷開的，使得HR000不能置位，機械手只能從停止前被置位的保持繼電器的后續(xù)工步繼續(xù)動作。
4.2 程序運行
按下起動按鈕SB1，輸入點0000為ON,則作為互鎖條件的輔助繼電器1000為ON，互鎖指令I(lǐng)L接通，IL與ILC之間的線圈正常工作，“全部輸出禁止”解除。若(抓圖1)常閉觸點都為ON，保持繼電器HR000接通，輸出點0503使上升電磁閥得電，手臂上升。當(dāng)手臂上升到位時，上升限位開關(guān)使輸入點0005閉合，保持繼電器HR001 接通，HR000復(fù)位，輸出點0501使左轉(zhuǎn)電磁閥得電，手臂左轉(zhuǎn)。......以后每當(dāng)一步動作到位，限位條件滿足時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移，進行下一工步動作。當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到HR008為ON時，輸出點0506使放松電磁閥得電，機械手放松，同時定時器TIM00計時。當(dāng)計時2秒到，狀態(tài)又轉(zhuǎn)移到HR000，程序又重新從第一工步開始循環(huán)。
停止時，按下停止按鈕SB2，0001斷開，輔助繼電器1000為OFF，互鎖指令斷開，全部輸出被禁止，但各保持繼電器的狀態(tài)是斷電保護的，機械手停在現(xiàn)行的工步上。當(dāng)重新按起動按鈕時，互鎖指令接通，停止前的輸出被恢復(fù)，機械手繼續(xù)在停止前某保持繼電器為ON的工步動作。
5 結(jié)束語
本文介紹了日本OMRON公司生產(chǎn)的C系列P型小型多功能PLC在機械手步進控制中的設(shè)計應(yīng)用。說明了機械手的動作原理，設(shè)計要求，程序設(shè)計方法。本文介紹的程序已在實際生產(chǎn)中獲得了成功的應(yīng)用。
