基于plc的自動(dòng)電磁閥控制的設(shè)計(jì)

基于plc的自動(dòng)電磁閥控制的設(shè)計(jì)

機(jī)械手是工業(yè)生產(chǎn)中常用的水平或垂直位移設(shè)備。它的動(dòng)作由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，氣壓由相應(yīng)的電磁器控制?？刂葡到y(tǒng)如采用傳統(tǒng)的繼電接觸控制,機(jī)械觸點(diǎn)多,接線復(fù)雜,因而控制裝置體積很大,并且故障率高,可靠性差,動(dòng)作精確度低。PLC以中央處理器為核心,綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù),具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。使用PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)體積小,可靠性大大提高,故障率大大降低,動(dòng)作精度高。該系統(tǒng)具有單操作(手動(dòng))和步進(jìn)、單周期、連續(xù)操作(后三種屬自動(dòng)操作)四種工作方式,各種工作方式可隨意切換,操作方便。1機(jī)械手的動(dòng)作過程機(jī)械手的工作是由氣缸驅(qū)動(dòng)的,氣缸由對(duì)應(yīng)的電磁閥控制。其中,上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩位置電磁閥控制。例如,當(dāng)下降電磁閥通電時(shí),機(jī)械手下降;當(dāng)下降電磁閥斷電時(shí),機(jī)械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí),機(jī)械手才上升;當(dāng)上升電磁閥斷電時(shí),機(jī)械手上升停止。同樣,左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松/夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥(稱為夾緊電磁閥)控制。當(dāng)該線圈通電時(shí),機(jī)械手夾緊;當(dāng)該線圈斷電時(shí),機(jī)械手放松。當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí),為了確保安全,必須在右工作臺(tái)無工件時(shí)才允許機(jī)械手下降。也就是說,若上一次搬運(yùn)到右工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí),機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降,所以要用光電開關(guān)進(jìn)行無工件檢測(cè)。機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖1所示。從原點(diǎn)開始,按下啟動(dòng)按鈕,下降電磁閥通電,機(jī)械手下降。下降到底時(shí),碰到下限位開關(guān),下降電磁閥斷電,下降停止;同時(shí)接通夾緊電磁閥,機(jī)械手夾緊。夾緊后,上升電磁閥通電,機(jī)械手上升。上升到頂時(shí),碰到上限位開關(guān),上升電磁閥斷電,上升停止;同時(shí)接通右移電磁閥,機(jī)械手右移。右移到位時(shí),碰到右限位開關(guān),右移電磁閥斷電,右移停止。若此時(shí)右工作臺(tái)上無工件,則光電開關(guān)接通,下降電磁閥通電,機(jī)械手下降。下降到底時(shí),碰到下限位開關(guān),下降電磁閥斷電,下降停止;同時(shí)夾緊電磁閥斷電,機(jī)械手放松。放松后,上升電磁閥通電,機(jī)械手上升。上升到頂時(shí),碰到上限位開關(guān),上升電磁閥斷電,上升停止;同時(shí)接通左移電磁閥,機(jī)械手左移。左移到原點(diǎn)時(shí),碰到左限位開關(guān),左移電磁閥斷電,左移停止。至此,機(jī)械手經(jīng)過八步動(dòng)作完成了一個(gè)周期的動(dòng)作。機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。手動(dòng)操作:就是用按鈕操作對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制:例如,當(dāng)選擇上/下運(yùn)動(dòng)時(shí),按下啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手下降;按下停止按鈕,機(jī)械手上升。當(dāng)選擇左/右運(yùn)動(dòng)時(shí),按下啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手右移;按下停止按鈕,機(jī)械手左移。當(dāng)選擇夾緊/放松運(yùn)動(dòng)時(shí),按下啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手夾緊;按下停止按鈕,機(jī)械手放松。步進(jìn)操作:每按一次啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期操作:機(jī)械手從原點(diǎn)開始,按一下啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。連續(xù)操作:機(jī)械手從原點(diǎn)開始,按一下啟動(dòng)按鈕,機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中按一下停止按鈕,那么機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后,回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。2編程控制器的硬件設(shè)計(jì)本文的機(jī)械手控制系統(tǒng)所采用的可編程控制器是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7-200CPU214。圖2是S7-200CPU214輸入/輸出端子地址分配表。該機(jī)械手控制系統(tǒng)一共使用了14個(gè)輸入量,6個(gè)輸出量。機(jī)械手控制系統(tǒng)可編程控制器整體程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。若選擇單操作工作方式,I0.7斷開,接著執(zhí)行單操作程序。單操作程序可以獨(dú)立于自動(dòng)操作程序,可另行設(shè)計(jì)。在單操作工作方式時(shí),為避免發(fā)生誤動(dòng)作,插入一些聯(lián)鎖電路。在單周期工作方式和連續(xù)操作方式下,可執(zhí)行自動(dòng)操作程序。在步進(jìn)工作方式時(shí),執(zhí)行步進(jìn)操作程序,按一下啟動(dòng)按鈕執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作,并按規(guī)定順序進(jìn)行。在需要自動(dòng)操作方式時(shí),中間繼電器M1.0接通。步進(jìn)工作方式、單操作工作方式和自動(dòng)操作方式,都用同樣的輸出繼電器。3確定下降動(dòng)作,輸出繼電器u圖4機(jī)械手自動(dòng)操作流程圖(或稱功能圖)。PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN時(shí),初始脈沖SM0.1對(duì)狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí),將狀態(tài)S0.0置1,這是第一步。按下啟動(dòng)按鈕后,置位狀態(tài)S0.1,同時(shí)將原工作狀態(tài)S0.0清0,輸出繼電器Q0.0得電,Q0.5復(fù)位,原點(diǎn)指示燈熄滅,執(zhí)行下降動(dòng)作。當(dāng)下降到底碰到下限位開關(guān)時(shí),I0.1接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.2,同時(shí)將狀態(tài)S0.1清0,輸出繼電器Q0.0復(fù)位,Q0.2置1,于是機(jī)械手停止下降,執(zhí)行夾緊動(dòng)作;定時(shí)器T37開始計(jì)時(shí),延時(shí)1.7s后,接通T37常開觸點(diǎn)將狀態(tài)S0.3置1,同時(shí)將工作狀態(tài)S0.2清0,而輸出繼電器Q0.1得電,執(zhí)行上升動(dòng)作。由于Q0.2已被置1,夾緊動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)上升到上限位時(shí),I0.2接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.4,同時(shí)將狀態(tài)S0.3清0,Q0.1失電,不再上升,而Q0.3得電,執(zhí)行右行動(dòng)作。當(dāng)右行至右限位時(shí),I0.3接通,Q0.3失電機(jī)械手停止右行,若此時(shí)I0.5接通,則狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.5,同時(shí)將狀態(tài)S0.4清0,而Q0.0再次得電,執(zhí)行下降動(dòng)作。當(dāng)下降到底碰到下限位開關(guān)時(shí),I0.1接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.6同時(shí)將狀態(tài)S0.5清0,輸出繼電器Q0.0復(fù)位,Q0.2被復(fù)位,于是機(jī)械手停止下降,執(zhí)行松開動(dòng)作;定時(shí)器T38開始計(jì)時(shí),延時(shí)1.5s后,接通T38常開觸點(diǎn)將狀態(tài)S0.7置1,同時(shí)將工作狀態(tài)S0.6清0,而輸出繼電器Q0.1再次得電,執(zhí)行上升動(dòng)作。行至上限位置,I0.2接通,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S1.0,同時(shí)將狀態(tài)S0.7清0,Q0.1失電,停止上升,而Q0.4得電,執(zhí)行左行動(dòng)作。到達(dá)左限位,I0.4接通,將狀態(tài)S1.0清0。如果此時(shí)為連續(xù)工作狀態(tài),Ml.0置1,即狀態(tài)轉(zhuǎn)移回到S0.1,重復(fù)執(zhí)行自動(dòng)程序。若為單周期