机械手工件传送的PLC控制设计方案

知识导读

一、FX2N 系列PLC 通信器件

PLC 组网主要通过RS-232、RS-422 和RS-485 等通信接口进行通信，若通信的设备具有相同类型的接口，则可直接通过适配的电缆连接并实现通信，如果通信设备间的接口不同，则需要通过一定的硬件设备进行接口类型的转换。

三菱接口类型或转换接口类型的器件主要有两种基本形式：一种是功能扩展板，这是没有外壳的电路板，可打开基本单元的外壳后装入机箱中；另一种则是有独立机箱的扩展模块。

二、FX2N 系列PLC 的通信形式

1.PLC 间的并行通信

FX2N 系列PLC 可通过以下两种连接方式实现两台同系列PLC 间的并行通信。两台PLC之间的最大有效距离为50 m。

（1）通过FX2N-485-BD 内置通信板和专用的通信电缆。

（2）通过FX2N-CNV-BD 内置通信板、FX0N-485 ADP 适配器和专用的通信电缆。

2.PC 与PLC 之间的通信

对于通信系统的连接，采用RS-485 接口的通信系统，一台计算机最多可以连接16 台PLC。

如图2.3.2 所示，是采用FX2N-485-BD 内置通信板和FX-485PC-IF 将一台通用计算机与3 台FX2N 系列PLC 连接通信的示意图。

图2.3.2　计算机与3 台FX2N 系列PLC 连接通信示意图

采用RS-232 接口的通信系统，FX2N 系列PLC 之间采用FX2N-232-BD 内置通信板进行连接（最大有效距离为15 m）或者采用FX2N-CNV-B 和FX0N-232 ADP 特殊功能模块进行连接。而计算机与PLC 之间采用FX2N-232-BD 内置通信板外部接口通过专用的通信电缆直接连接。

任务实施

一、准备阶段

PLC 实训室，FX2N 系列PLC（或FX3U 系列PLC）及模拟实物电路板，测绘工具，电工工具，安全用具。

二、操作过程

1.分配输入/输出点，列出I/O 地址分配表

根据控制要求分析可知，需要设计8 个输入和5 个输出，PLC 控制机械手的I/O 地址分配表，如表2.3.1 所示。

表2.3.1　PLC 控制机械手的输入/输出分配表

2.画出PLC 外部接线图

PLC 控制机械手I/O 外部接线图如图2.3.3 所示。

图2.3.3　PLC 控制机械手I/O 外部接线图

3.画出状态转移图

PLC 控制机械手状态转移图如图2.3.4 所示。

4.设计PLC 控制梯形图程序(www.xing528.com)

根据控制要求设计出PLC 控制机械手装置的梯形图程序，如图2.3.5 所示。

图2.3.4　PLC 控制机械手状态转移图

5.根据电路原理图进行PLC 接线

（1） 连接PLC 的输入、输出端外接元件。

（2） 连接PLC 的电源。

（3） 注意连接PLC 接地线。

6.调试和运行

（1） 将梯形图程序输入到计算机，在线监视进行模拟仿真调试，检查程序运行的状况，排除故障并进一步优化程序。

（2） 将PLC 与计算机连接好，设置好端口数据，下载程序。

（3） 脱机运行，查看程序的运行情况，观察机械手的工作过程。

项目评价

对项目实施的完成情况进行检查，并填写项目评价表，如表2.3.2 所示。

图2.3.5　PLC 控制机械手梯形图

表2.3.2　机械手传送工件的PLC 控制项目评价表

续表

拓展知识

1.用辅助继电器实现状态编程

从前面项目案例分析可以得知，状态元件具有两个作用，一是具有提供STL 接点形成针对该状态的专门任务处理区域，二是一旦状态发生转移，前一个状态会自动复位。因此，只要解决专门任务处理区域和状态自动复位问题，就能实现状态编程。这可以通过辅助继电器M 和置位/复位指令来实现。

以图2.3.6 所示的台车自动往返运行控制为例，可以用M20、M21、M22、M23、M24 和M25 来分别代替S0、S20、S21、S22、S23 和S24。特别要注意的是，基本指令梯形图中，不能出现双线圈输出。

图2.3.7 为台车自动往返控制系统的梯形图，虽然没有采用状态元件，但同样体现了状态编程思想，每个工序同样都具有三要素，即驱动负载、转移条件和转移目标，只是要注意解决状态复位和双线圈输出等问题。

图2.3.6　台车自动往返示意图

图2.3.7　台车自动往返控制梯形图

通过辅助继电器实现状态编程的方法与基本指令梯形图的编程方法一样。要注意的是，在设计每个工序梯形图时，应将前个工序的辅助继电器复位操作放在本工序驱动负载之前，以防出现逻辑错误。

2.用移位寄存器实现状态编程

许多PLC 具有移位寄存器V/Z 及相关专用指令，移位寄存器可以由许多辅助继电器顺序排列组成。移位寄存器各位数据可在移位脉冲的作用下按一定方向进行移动。例如，在移位寄存器的第一位中存一个“1”，当移位脉冲触发时，这个“1”就会转移到第二位，当移位脉冲再次触发时，“1”就转移到第三位。这样，就找到了一个替代状态元件的方法。

为此，可以将移位寄存器的位当作一个个的状态。当相关位为“1”时，可以认为对应的状态被激活，而移位脉冲信号则相当于状态转移条件。