思维拓展与实例：多工况选择的搬运机械手PLC控制系统设计

在实用中为使用方便，可设置多种不同的工况。对前述搬运机械手的控制要求通常可设置为如下几种工况：

（1）手动工作

1）机床调试工作：利用按钮对机械手每一动作单独迸行控制。例如，按“下降”按钮，机械手下降；按“上升”按钮，机械手上升。系统调试时就可以选择手动工作。

2）回原点：机械手在自动工况下必须从原点开始按工序工作。如果机械手因某种原因不在原点位置，用手动操作可以使机械手置于原点位置（机械手在最左边和最上面，巨夹紧装置松开），这也便于维修时机械手的调整。

（2）自动工作

1）单步工作：从原点开始，按照自动工作循环的工序，每按一下启动按钮，机械手完成一步的动作后自动停止。

2）单周期工作：按下启动按钮，从原点开始，机械手按工序自动完成一个周期的动作，返回原点后停止。

3）连续工作：按下启动按钮，机械手从原点开始按工序自动反复连续循环工作，直到按下停止按钮，机械手自动停机；或者将工作方式选择开关转换到“单周期”工作方式，此时机械手在完成最后一个周期的工作后，返回原点自动停机。

多工况的设置可通过转换开关来实现，如图8-33c所示。

图8-33 搬运机械手模型、动作示意图和控制面板

a）搬运机械手模型 b）动作示意图 c）控制面板

根据以上控制要求，多工况下搬运机械手的PLC控制设计如下：

1）搬运机械手模型、动作示意图和控制面板如图8-33所示；编程软元件分配见表8-8，程序设计符号分配见表8-9。

表8-8 编程软元件分配

表8-9 程序设计符号分配

2）搬运机械手各工况下的PLC控制程序采用主程序调用子程序的程序结构迸行编制。按照控制要求先编制出各工况下及其各工况选择的子程序，然后再编制出系统主程序。所编制的各工况下及其各工况选择的子程序和系统主程序如图8-34～图8-38所示。

图8-34 手动调试挡子程序（SBR0）

图8-35 回原点子程序（SBR1）

图8-35 回原点子程序（SBR1）（续）

图8-36 自动挡子程序（SBR2）

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图8-36 自动挡子程序（SBR2）（续）

图8-37 挡位管理（多工况选择）子程序（SBR3）

图8-38 主程序（OB1）

3）首先按照要求将搬运机械手输入与输出的线路接好，把图8-34～图8-38所示的控制程序下载到PLC中。

4）手动调试操作：把控制面板的挡位开关扳动到调试挡位置，I0.0接通，监控PLC的程序，这时执行主程序、手动调试子程序和挡位管理子程序。点动I1.0和I1.1，使搬运机械手上下移动，这时要特别注意上限开关和下限开关位置是否合适？如果不合适，首先要小心调整开关位置使其位置合适；再点动I1.2和I1.3，使机械手左右移动，这时也要特别注意左限开关和右限开关位置是否合适，如果不合适，马上小心调整位置使其位置合适；最后点动I1.4和I1.5，调整甲和乙平台的位置，使搬运机械手的手指能够灵活地夹紧货物和松开货物。在夹紧货物时要特别注意要求有机械联锁装置，以免在途中突然停电货物下落而发生危险事故。

5）回原点操作：手动调试结束后，可以把控制面板的挡位开关扳动到回原点挡位置，I0.1应该接通，监控PLC程序，这时执行主程序、回原点子程序和挡位管理子程序，按动控制面板的回原点开始按钮I0.5，机械手自动判断当前的位置，找到最优回原点的路径。当需要暂停时，可以按动控制面板上的停止按钮，即可停止；需要继续运行，按动控制面板的回原点按钮即可。回原点的路径按照机械手当前所在位置不同有六种情况，如图8-39所示。

机械手当前位置在图8-39所示的“1”位置，当接通I0.5时，S1.4状态接通。

机械手当前位置在图8-39所示的“2”位置，当接通I0.5时，S1.5状态接通。

机械手当前位置在图8-39所示的“3”位置，当接通I0.5时，S1.0状态接通。

机械手当前位置在图8-39所示的“4”位置，当接通I0.5时，S1.2状态接通。

机械手当前位置在图8-39所示的“5”位置，当接通I0.5时，S1.6状态接通。

机械手当前位置在图8-39所示的“6”位置，当接通I0.5时，S1.1状态接通。

当机械手回到原点后，监控PLC的程序M0.6和M0.7的状态，应该是接通了。

6）自动操作：注意每次开机都必须在回原点操作完毕后才能迸入自动操作状态。

自动挡中又分三种操作模式：单步（见图8-40）、半自动（见图8-41）和全自动操作（见图8-42）。经过回原点操作后，自动挡的三种工作模式可以随时转换。

图8-39 机械手回原点操作时可能的六种位置

图8-40 单步操作方式动作顺序图

7）全自动操作：回原点操作完毕后，把控制面板的挡位开关扳到全自动挡位置，I0.4应该接通，监控PLC程序，这时执行主程序、自动挡子程序和挡位管理子程序，只接通I0.6一次，M1.4和M1.5接通，机械手就周而复始地如图8-42所示动作运行，一直到接通控制面板的停止键时，机械手暂停；当需要继续运行时，按动启动键即可。

图8-41 半自动操作方式动作顺序图

图8-42 全自动操作方式动作顺序图