PLC控制的机械手设计第三讲PLC部分设计1.分配输入输出设备1.1 PLC选型及I/O接线图根据控制要求，PLC控制系统选用西门子公司ST-200系列CPU224和EM2231.2 继电器分配根据控制系统外部I/O地址，内部辅助继电器的分配表根据控制系统外部I/O接线图，PLC I/O地址分配见表3-1所示符号控制元件功能描述I0.0SB1启动I0.1SQ1下限I0.2SQ2上限I0.3SQ3右限I0.4SQ4左限I0.5SP1有工件检测（常开）I0.6SP2无工件检测I0.7SA1手动I1.0SA2单步I1.1SA3单周期I1.2SA4连续I1.3SB3传送带A运动I1.4SB4停止I1.5SB5下降I2.0SB6上升I2.1SB7右移I2.2SB10左移I2.3SB11夹紧I2.4SB12放松I2.5SB13复位Q0.0Yv1传动带A运转Q0.1Yv2下降Q0.2Yv3夹紧Q0.3Yv4上升Q0.4Yv5右移Q0.5Yv6左移Q0.6HL原位显示表3-1外部I/O继电器分配2.确定PLC的输入输出设备CPU224集成14个输入和10个输出共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O或35路模拟I/O点，13KB字节程序和数据存储空间。
S7-200系列的CPU224主机有I0.0—I0.7、I1.0—I1.5共计14个输入点和Q0.0—Q0.7、Q10—Q1.1共计10个输出点CPU224输入电路采用了双向光电耦合器，24VDC极性可任意选择，系统设置1MB为I0.x字节输入端子的公共端，2MB为I1.x字节输入端子的公共端在晶体管输出电路中采用了MOSFET功率驱动器件，并将数字量输出分为两组，每组有一个独立公共端，共有1L、2L两个公共端，可接入不同的负载电源CPU224PLC有6个高速计数脉冲输入端（I0.0—I0.5），最快的响应速度为30KHZ，用于捕捉经CPU扫描周期更快的脉冲信号另外，还有2个高速脉冲输出端（Q0.0、Q0.1），输出脉冲频率可达20KHZ.用于PTO（高速脉冲束）和PWMC（宽度可变脉冲输出）高速脉冲输出扩展模块EM223，输出16个点，输出16个点足以满足工作要求输入接口中有滤波电路及耦合隔离电路滤波有抗干扰的作用，耦合有抗干扰及产生标准信号的作用隔离有保护PLC内部的作用 此外，传送带A的运动也由PLC控制，由于其工作特点就是向一个方向运动，PLC控制的电动机就不需反转如果，要传送带上负载大，就用三相电动机。
3. 设计PLC程序画出梯形图3.1整体设计当工作方式选择手动工作方式时，I0.7接通，执行手动工作程序；当工作方式选择开关选择自动方式（单步、单周、连续）时，I1.0、I1.1、I11.2分别接通，执行自动控制程序，整体设计的梯形图（主程序）如图3-2所示:图3-2梯形图3.2 手动控制程序与自动控制程序（1）手动控制程序手动操作不需要按工序顺序动作，可以按普通继电接触器控制系统来设计手动控制的梯形图见图3-3所示子程序0，手动按钮I2.0、I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5、分别控制下降、上升、右移、左移、夹紧、放松各个动作为了保持系统的安全运行，设置了一些必要的联锁保护，基中在左右移动的控制环节中加入了I0.2作为上限连锁因为机械手只有处于上限位置（I0.2=1）时，才允许左右移动由于夹紧，放松动作选用单线圈双位电磁阀控制，因此在梯形图中用“置位”、“复位”指令来控制，该指令具有保持功能，并且也设了机械联锁只有当机械手处于下限（I0.1=1）时，才能进行夹紧和放松动作手动控制的程序如图3-3所示: 图3-3手动控制程序图（2）自动操作程序机械手的自动操作流程图如图3-4所示。
图中矩形方框表示其自动工作循环过程中的一个“工步”，方框中用文字表示该步的编号，方框的右边画出该步动作的执行元件，相邻两工步之间用有向线段连接，表明转换方向，有向线段上的小横线表示转换的条件，当转换条件得到满足时，便从上一工步转到下一工步对于顺序控制可用多种方法进行编程，用移位寄存器也很容易实现这种控制功能，转换的条件有各行程开关，光电开关及定时器的状态来决定为了保证运行的可靠性，在执行夹紧和放松动作时，分别用定时器T37和定时T38作为转换的条件，并采用具有保持功能的继电器为夹紧电磁阀线圈供电，其工作过程分析如下：a、机构处于原位，上限位和左限位行程开关闭合，I0.2、I0.4接通，移位寄存器首位m1.0置“1”，Q0.6输出原位显示，机构当前处于原位b、按下启动按钮，I0.0接通，产生位移信号，使移位寄存器右移一位，m1.1置“1”（同时m1.0恢复为0），m1.1得电，Q0.1输出下降信号c、下降至下限位，下限位开关受压，I0.1接通，移位寄存器右移一位，使m1.2置“1”（其余为0），Q0.2接通，夹紧动作开始，同时T37接通，定时器开始计时d、经过延时（与设定K值有关），T37触点接通，移位寄存器又右移一位，使m1.3置“1”（其系为0），Q0.3接通，机构上升。
由于m1.2为1，因此夹紧动作继续执行e、上升至上限位，上限位开关受压，I0.2闭合，移位寄存器右移一位，m1.4置“1”（其系为0），Q0.4接通，机构右行f、右行至右限位，I0.3接通，将移位寄存器中“1”移到m1.5，Q0.1得电，机构再次下降g、下降至下限位，下限位开关受压，移位寄存器又右移一位，使m1.6置“1”（其系为0），Q0.2复位，机构放松，放下搬运零件同时接通T38定时器，定时器开始计时h、延时时间到，T38常开点闭合，移位寄存器移位，m1.7置“1”（其系为0），Q0.3再次得电上升i、上升至上限位，上限位开关受压，I0.2闭合，移位寄存器右移一位，m2.0置“1”（其系为0）传送带A运动，Q0.5置“1”，机构左行g、左行至原位后，左限位开关受压，I0.4接通，移位寄存器右移一位，m2.1置“1”（其系为0），传送带A运动传送带A运动，直到SP，光电开关检测到有工件后，线圈得电，常开触上闭合，移位寄存器仍右移一位一个自动循环结束自动操作程序中包含了单周或连续运动，程序执行单周或连续取决于工作方式选择开关当选择连续方式时I1.2使m0.0置“1”，当机构回到原位时，移位寄存器自动复侠，并使m1.0为“1”，同时I1.2闭合，又获得一个移位信号，机构按顺序反复执行；当选择单周期操作方式时，I1.1使m0.0为“0”；当机构回到原位时，按下启动按钮，机构自动动作一个运动周期后停止在原位。
自动操作的梯形图程序如图3-4所示单步动作时每按一次启动按钮，机构按动作顺序向前步进一步控制逻辑与自动操作基本一致所以只需在自动操作梯形图上添加步进控制逻辑在图3-4中，移位寄存器的使用控制用m0.1来控制，m0.1的控制线路串接有一个梯形图块，该块的逻辑为I0.0I1.0+I1.0当处于单步状态，I1.0=1时，移位寄存器能否移位取决于上一步是否完成和启动按钮是否按下图3-4自动控制程序图。