气动机械手操作控制
装置
一、 题目及要求：
一、气动机械手的控制要求
气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。控制要求为：
1、气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向的线圈才能反向运动；
2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV2、YV1；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4； 3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；
4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1.7S实现；
5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；
二、机械手的的操作功能
机械手的操作面板如图2所示。机械手能实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。
1、手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；
2、回原位工作方式时，按下“回原位”按钮，则机械手自动返回原位； 3、单步工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手向前执行一步；
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4、单周期工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手只运行一个周期；
5、连续工作方式时，机械手在原位，只要按下启动安钮，机械手就会连续循环工作，直到按下停止安钮；
6、传送工件时，机械手必须升到最高点才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时碰到其他工件；
7、出现紧急情况，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作。
三、大作业要求
1．列表说明I/O分配，并选择PLC。 2．画出顺序功能图。 3．画出PLC端子接线图。 4．设计PLC控制梯形图。
二、
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输入输出分配表
输入端 名称 输出端 代号 输入编号 名称 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X026 X027 代号 输出编号 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 下限位开关 SQ1 上限为开关 SQ2 右限位开关 SQ3 左限位开关 SQ4 上升按钮 左行按钮 松开按钮 下降按钮 右行按钮 夹紧按钮 手动开关 启动按钮 停止按钮 SB4 SB6 SB8 SB3 SB5 SB7 SB1 SB2 下降电磁阀 KM4 夹松电磁阀 KM1 上升电磁阀 KM2 右行电磁阀 KM3 左行电磁阀 KM0 SB9 X020 三、
PLC选型
项目 额定电压 允许电压范围 额定频率 FX2N-48M(R/T) AC100-240V AC85-260V 50/60HZ 四、
顺序功能图 SM00 公用 EN X002 X021 手动 EN 回原点 X024
X023 X022 EN 自动 EN 3
五、
N L X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 PLC接线图
FX2N-48M(R/T) Y020 X007 X010 X011 X012 X013 X014 2M X015 X016 Y021 Y022 Y001 Y002 Y003 Y004 2L Y005 Y006 FX2N-48M(R/T) Y007 Y010 Y011 3L012 Y013 Y014 Y015 Y016 Y017
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六、
PLC梯形图
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公用程序见下图用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及处理不同工作方式之间的转换。左限位开关X004、上限位开关X002的常开触点和表示机械手松开的M45的常闭触点的串联电路接通时，原点条件M05变为ON。当机械手处于原点位置状态，在开始执行用户程序、系统处于手动或者自动回原点状态，初始步对应的M00将被置位，进入单步、单周期和连续工作方式做好准备。如果此时M05为OFF状态，M00将被抚慰，初始步为不活动步，按下启动按钮也不能进入步M20，系统不能再单步，单周期，和连续工作方式下工作。
当系统处于手动工作方式时，必须将初始步以外的各部队赢得存储器位（M20-M27）复位，否则系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的情况，一起错误的动作。在非连续方式下，X024的常闭出点闭合，将表示连续工作状态的标志M07复位。
LD X004 A X002 AN M45 = M05 LD SM01 O X020 O X021 LPS A M05 S M00, 1 LPP AN M05 R M00, 1 LD X020 R M20, 1 LDN X024 R M07, 1
下图是手动程序，为了保证安全运行，在手动程序中设置了一些必要的连锁。 设置上升与下降之间,左行与右行之间的互锁,以防止功能相反的两个输出同时为ON.有限位开关限制机械手移动的范围。用限位开关X001--X004限制机械手
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移动的范围。用上限位开关X002的常开触点与控制左，右行的M36和左行的M44的继电器串联，机械手升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时与别的物体碰撞。
LD X012 S M31, 1 LD X007 R M32, 1 LD X005 AN X002 AN M34 = M33 LD X010 AN X001 AN M33 = M34 LD X006 AN X004 A X002 AN M35 = M36 LD X011 AN X003 A X002 AN M36 = M35
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单周期，连续和单步工作方式的梯形图。
LD X026 A X024 O M07 AN X027 = M07 LD X026 EU ON X022 = M06 LD M27 A X004 A M07 LD M00 A X026 A M05 OLD A M06 O M20 AN M21 = M20 LD M20 A X001 A M06 O M21 AN M22 = M21 LD M21 A T37 A M06 O M22 AN M23 = M22 LD M22 A X002 A M06 O M23 AN M24 = M23 LD M23 A X003 A M06 O M24 AN M25 = M24 LD M24 A X001 A M06 O M25 AN M26 = M25 LD M25 A T38 A M0.6 O M2.6 AN M27 = M26 LD M26 A X002 A M06 O M27 AN M20 AN M00 = M27 LD M27 A X004 AN M07 A M06 O M00 AN M20 = M00 8
单周期、连续和单步这三种工作方式主要是“连续”标志M07和“转换允许”标志M06来区分的。
（1）单步与非单步的区别
M06的常开触点接在每一个控制代表步的存储器位的启动电路中，他们断开时禁止步的活动状态的转换，如果系统处于单步工作方式，X022为1状态，他的常开触点断开，“转换允许”存储器位M06在一般情况下为0状态，不允许步与步之间的转换。当某一步的工作结束后，转换条件满足，如果没有按启动按钮X026，M06处于处于0状态，起保停电路的启动电路处于断开状态，不会转换到下一步。一直要等到按下启动按钮X026，M06在X026的上升沿ON一个扫描周期，M06的常开触点接通，系统才会转换到下一步。
系统工作在连续，单周期工作方式下，X022的常开触点接通，是M06为1状态，串联在各起保停电路的启动电路中的M0.6的常开触点接通，允许步与步之间的正常转换。
（2）单周期与连续的区分
在连续工作方式下，X024为1状态。初始步为活动步时按下启动按钮X026，M20变为1状态，机械手下降。于此同时，控制连续工作的M0.7的线圈通电并自保持。
当机械手在步,M27返回最左边时，X004为1状态，因为连续标志位M07为1状态，转换条件M07-X004满足，系统将返回步M20，反复连续的工作下去。
按下停止按钮X027后，M07变为0状态，但是机械手不会立即停止工作，在完成当前工作周期的全部操作后，机械手返回最左边，左限位开关X004为1状态，装换条件满足系统才从步M27返回并停留在初始步。
在单周期工作方式，M07一直处于0状态。当机械手在最后一步,M27返回最左边时，左限位开关X004为1状态，转换条件满足，系统返回并停留在初始步，按一次启动按钮，系统只工作一个周期。
（3）单周期工作过程
在单周期工作方式下，X022的常闭触点闭合，M06的线圈通电，允许转换。在初始步时按下启动按钮X026，在M20的启动电路中，M00,X026,M05和M06的常开触点均接通，使M20的线圈通电，系统进入下降步，Y001的线圈通电，机械手下降。碰到下限位开关X001时，转换到夹紧不M21，Y005被置位，夹紧电磁阀的线圈通电，并保持。同时接通延时定时器T37开始定时，1.7s后定时时间到，工件被夹紧，转换条件T37满足，转换到步M22。以后系统将这样一步一步的工作下去。在左行步M27，当机械手左行返回到原点位置，左限位开关X004变为1状态，为连续工作标志M07为0状态，将返回初始步M00，机械手停止运
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动。
（4）单步工作过程
在单步工作方式下，X022为1状态，它的常闭触点断开，“转换允许”辅助继电器M06在一般情况下为0状态，不允许步与步之间的转换。设初始步时系统处于原点状态，M05和M00为1状态，按下启动按钮X026，M06变为0状态。在下降步，Y001的线圈通电，当下限位开关X001变为1状态时，与Y001的线圈串联的X001的常开触点断开，使Y001的线圈断电，机械手停止下降。X001的常开触点闭合后，如果没有按启动按钮，X026和M06变为1状态，M06的常开触点接通，转换条件X001才能使M21的起动电路接通，M21线圈通电并保持，系统才能由步M20进入步,M21。以后在完成某一步的操作后，都必须按一次启动按钮，系统才能转换到下一步。
在自动回原点工作方式下，X021为ON。按下启动按钮X026，M10变为ON,机械手上升，上升到上限位开关时X002为ON，机械手左行，到左限位开关时，X004变为ON，将步M11复位，同时将M42复位，机械手松开。这时原点条件满足，M05为ON，在公用程序中，初始步M00是步M01的后续步。
LD X021 A X026 S M10, 1 R M40, 1 LD M10 A X002 S M11, 1 R M10, 1 R M41, 1 LD M11 A X004 S M11, 1 R M42, 1 LD M10 AN X002 = M43 LD M11 AN X004 = M44
说明程序由于S7-200PLC的顺控指令不支持直接输出的双线圈操作，所以要用中间继电器逻辑过度一下，如本题的机械手下降，上行，夹紧、松开、左行、右行等都需要用中间继电器过渡。
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LD M20 O M24 AN X001 LD M34 O M40 OLD = Y001 LD M21 O M31 S Y005, 1 TON T37, 17 LD M25 O M32 O M42 O M45 R Y005, 1 TON T38, 17 LD M22 O M26 AN X002 LD M33 O M43 OLD = Y002 LD M23 AN X003 O M35 O M41 = Y003 LD M27 AN X004 O M36 O M44 = Y004
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