实现大小铁球分拣的PLC控制技术

1.系统控制要求

大小铁球分拣机结构如图4-13所示。M1为传送带电动机，通过传送带驱动机械手臂左向或右向移动；M2为电磁铁升降电动机，用于驱动电磁铁YA上移或下移；SQ1、SQ4、SQ5分别为混装球箱、小球箱、大球箱的定位开关，当机械手臂移到某球箱上方时，相应的定位开关闭合；SQ6为接近开关，当铁球靠近时开关闭合，表示电磁铁下方有球存在。

图4-13 大小铁球分拣机的结构

大小铁球分拣机控制要求及工作过程如下：

1）分拣机要从混装球箱中将大小球分拣出来，并将小球放入小球箱内，大球放入大球箱内。

2）分拣机的初始状态（原点条件）是机械手臂应停在混装球箱上方，SQ1、SQ3均闭合。

3）在工作时，若SQ6闭合，则电动机M2驱动电磁铁下移，2s后，给电磁铁通电从混装球箱中吸引铁球，若此时SQ2断开，表示吸引的是大球，若SQ2闭合，则吸引的是小球，然后电磁铁上移，SQ3闭合后，电动机M1带动机械手臂右移，如果电磁铁吸引的为小球，机械手臂移至SQ4处停止，电磁铁下移，将小球放入小球箱（让电磁铁失电），而后电磁铁上移，机械手臂回归原位，如果电磁铁吸引的是大球，机械手臂移至SQ5处停止，电磁铁下移，将小球放入大球箱，而后电磁铁上移，机械手臂回归原位。

2.确定输入/输出设备，并为其分配合适的I/O端子

大小铁球分拣机控制系统用到的输入/输出设备和对应的PLC端子见表4-4。

表4-4 大小铁球分拣机控制系统采用的输入/输出设备和对应的PLC端子

3.绘制控制电路图

图4-14为大小铁球分拣机的PLC控制电路图。

图4-14 大小铁球分拣机的PLC控制电路图

4.编写PLC控制程序

（1）绘制状态转移图(www.xing528.com)

分拣机拣球时抓的可能为大球，也可能抓的为小球，若抓的为大球时则执行抓取大球控制，若抓的为小球则执行抓取小球控制，这是一种选择性控制，编程时应采用选择性分支方式。图4-15为大小铁球分拣机控制的状态转移图。

图4-15 大小铁球分拣机控制的状态转移图

（2）绘制梯形图

启动STEP 7-Micro/WIN编程软件，根据图4-15所示的状态转移图编写梯形图，编写完成的梯形图如图4-16所示。

下面对照图4-13所示分拣机结构图、图4-14所示控制电路图和图4-16所示梯形图来说明分拣机的工作原理。

1）检测原点条件。图4-16梯形图中的[1]程序用来检测分拣机是否满足原点条件。分拣机的原点条件有：①机械手臂停止混装球箱上方（会使定位开关SQ1闭合，[1]I0.1常开触点闭合）；②电磁铁处于上限位位置（会使上限位开关SQ3闭合，[1]I0.3常开触点闭合）；③电磁铁未通电（Q0.5线圈失电，电磁铁也无供电，[1]Q0.5常闭触点闭合）；④有铁球处于电磁铁正下方（会使铁球检测开关SQ6闭合，[1]I0.6常开触点闭合）。这四点都满足后，[1]Q0.0线圈得电，[4]Q0.0常开触点闭合，同时Q0.0端子的内硬触点接通，指示灯HL亮。HL不亮，说明原点条件不满足。

图4-16 大小铁球分拣机控制的梯形图

图4-16 大小铁球分拣机控制的梯形图（续）

2）工作过程。当PLC上电启动时，SM0.1会接通一个扫描周期，状态继电器S0.0被置位，S0.0程序段被激活，成为活动步程序。

按下起动按钮SB1→[4]I0.0常开触点闭合→由于SM0.0和Q0.0触点均闭合，故执行“SCRT S0.1”指令，程序转移至S0.1程序段→[7]SM0.0常ON触点闭合→[7]Q0.2线圈得电，通过接触器KM2使电动机M2驱动电磁铁下移，与此同时，定时器T50开始2s计时→2s后，[7]两个T50常开触点均闭合，若下限位开关SQ2处于闭合，表明电磁铁接触为小球，[7]I0.2常开触点闭合，[7]I0.2常闭触点断开，执行“SCRT S0.2”指令，程序转移至S0.2程序段，开始抓小球控制程序，若下限位开关SQ2断开，表明电磁铁接触为大球，[7]I0.2常开触点断开，[7]I0.2常闭触点闭合，执行“SCRT S0.5”指令，程序转移至S0.5程序段，开始抓大球控制程序。

①小球抓取控制（S0.2～S0.4程序段）。程序转移至S0.2程序段后→[10]SM0.0常ON触点闭合→Q0.5线圈被置位，通过KM5使电磁铁通电抓住小球，同时定时器T51开始1s计时→1s后，[10]T51常开触点闭合，执行“SCRT S0.3”指令，程序转移至S0.3程序段→[13]SM0.0常ON触点闭合→Q0.1线圈得电，通过KM1使电动机M2驱动电磁铁上升→当电磁铁上升到位后，上限位开关SQ3闭合，[13]I0.3常开触点闭合，执行“SCRT S0.4”指令，程序转移至S0.4程序段→[16]SM0.0常ON触点闭合→Q0.4线圈得电，通过KM4使电动机M1驱动机械手臂右移→当机械手臂移到小球箱上方时，小球箱定位开关SQ4闭合→[16]I0.4常闭触点断开，Q0.4线圈失电，机械手臂停止移动，同时[16]I0.4常开触点闭合，执行“SCRT S1.0”指令，程序转移至S1.0程序段，开始放球控制。

②放球并返回控制（S1.0～S1.3程序段）。程序转移至S1.0程序段后→[28]SM0.0常ON触点闭合，Q0.2线圈得电，通过KM2使电动机M2驱动电磁铁下降，当下降到位后，下限位开关SQ2闭合→[28]I0.2常开触点闭合，执行“SCRT S1.1”指令，程序转移至S1.1程序段→[31]SM0.0常ON触点闭合→Q0.5线圈被复位，电磁铁失电，将球放入球箱，与此同时，定时器T52开始1s计时→1s后，[31]T52常开触点闭合，执行“SCRT S1.2”指令，程序转移至S1.2程序段→[34]SM0.0常ON触点闭合，Q0.1线圈得电，通过KM1使电动机M2驱动电磁铁上升→当电磁铁上升到位后，上限位开关SQ3闭合，[34]I0.3常开触点闭合，执行“SCRT S1.3”指令，程序转移至S1.3程序段→[37]SM0.0常ON触点闭合，Q0.3线圈得电，通过KM3使电动机M1驱动机械手臂左移→当机械手臂移到混装球箱上方时，混装球箱定位开关SQ1闭合→[37]I0.1常闭触点断开，Q0.3线圈失电，电动机M1停转，机械手臂停止移动，与此同时，[37]I0.1常开触点闭合，执行“SCRT S0.0”指令，程序转移至S0.0程序段→[4]SM0.0常ON触点闭合，若按下起动按钮SB1，则开始下一次抓球过程。

③大球抓取过程（S0.5～S0.7程序段）。程序转移至S0.5程序段后→[19]SM0.0常ON触点闭合，Q0.5线圈被置位，通过KM5使电磁铁通电抓取大球，同时定时器T51开始1s计时→1s后，[19]T51常开触点闭合，执行“SCRT S0.6”指令，程序转移至S0.6程序段→[22]SM0.0常ON触点闭合，Q0.1线圈得电，通过KM1使电动机M2驱动电磁铁上升→当电磁铁上升到位后，上限位开关SQ3闭合，[22]I0.3常开触点闭合，执行“SCRT S0.7”指令，程序转移至S0.7程序段→[25]SM0.0常ON触点闭合，Q0.4线圈得电，通过KM4使电动机M1驱动机械手臂右移→当机械手臂移到大球箱上方时，大球箱定位开关SQ5闭合→[25]I0.5常闭触点断开，Q0.4线圈失电，机械手臂停止移动，同时[25]I0.5常开触点闭合，执行“SCRT S1.0”指令，程序转移至S1.0程序段，开始放球过程。

大球的放球和返回控制过程与小球完全一样，不再叙述。