5.3 简易机械手的PLC控制系统开发实例

5.3.1 明确系统控制要求

简易机械手的结构如图5-11所示。M1为控制机械手左右移动的电动机，M2为控制机械手上下升降的电动机，YV线圈用来控制机械手夹紧放松，SQ1为左到位检测开关，SQ2为右到位检测开关，SQ3为上到位检测开关，SQ4为下到位检测开关，SQ5为工件检测开关。

简易机械手控制要求如下：

①机械手要将工件从工位A移到工位B处。

②机械手的初始状态（原点条件）是机械手应停在工位A的上方，SQ1、SQ3均闭合。

③若原点条件满足且SQ5闭合（工位A处有工件），按下启动按钮，机械手按“原点→下降→夹紧→上升→右移→下降→放松→上升→左移→原点停止”步骤工作。

5.3.2 确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子

简易机械手控制采用的输入/输出设备和对应的PLC端子如表5-2所示。

5.3.3 绘制PLC控制线路图

图5-12为简易机械手的PLC控制线路图。

5.3.4 编写PLC控制程序

1．绘制状态转移图

图5-13为简易机械手控制状态转移图。

2．编写梯形图程序

启动三菱编程软件，按照图5-13所示的状态转移图编写梯形图，编写完成的梯形图如图5-14所示。

5.3.5 详解硬件线路和梯形图的工作原理

下面结合图5-12控制线路图和图5-14梯形图来说明简易机械手的工作原理。

武术运动员在表演武术时，通常会在表演场地某位置站立好，然后开始进行各种武术套路表演，表演结束后会收势成表演前的站立状态。同样的，大多数机电设备在工作前先要回到初始位置（相当于运动员的表演前的站立位置），然后在程序的控制下，机电设备开始各种操作，操作结束又会回到初始位置，机电设备的初始位置也称原点。

1．初始化操作

当PLC通电并处于“RUN”状态时，程序会先进行初始化操作。程序运行时，M8002会接通一个扫描周期，线圈Y0～Y4先被ZRST指令（该指令的用法见第6章）批量复位，同时状态继电器S0被置位，[7]S0常开触点闭合，状态继电器S20～S30被ZRST指令批量复位。

2．启动控制

①原点条件检测。[13]～[28]之间为原点检测程序。按下启动按钮SB1→[3]X000常开触点闭合，辅助继电器M0线圈得电，M0自锁触点闭合，锁定供电，同时[19]M0常开触点闭合，Y004线圈复位，接触器KM5线圈失电，机械手夹紧线圈失电而放松，另外[13][16][22]M0常开触点也均闭合。若机械手未左到位，开关SQ1闭合，[13]X002常闭触点闭合，Y001线圈得电，接触器KM1线圈得电，通过电动机M1驱动机械手右移，右移到位后SQ1断开，[13]X002常闭触点断开；若机械手未上到位，开关SQ3闭合，[16]X004常闭触点闭合，Y003线圈得电，接触器KM4线圈得电，通过电动机M2驱动机械手上升，上升到位后SQ3断开，[16]X004常闭触点断开。如果机械手左到位、上到位且工位A有工件（开关SQ5闭合），则[22]X002、X004、X006常开触点均闭合，状态继电器S20被置位，[28]S20常开触点闭合，开始控制机械手搬运工件。

②机械手搬运工件控制。[28]S20常开触点闭合→Y002线圈得电，KM3线圈得电，通过电动机M2驱动机械手下移，当下移到位后，下到位开关SQ4闭合，[30]X005常开触点闭合，状态继电器S21被置位→[33]S21常开触点闭合→Y004线圈被置位，接触器KM5线圈得电，夹紧线圈得电将工件夹紧，与此同时，定时器T0开始1s计时→1s后，[38]T0常开触点闭合，状态继电器S22被置位→[41]S22常开触点闭合→Y003线圈得电，KM4线圈得电，通过电动机M2驱动机械手上移，当上移到位后，开关SQ3闭合，[43]X004常开触点闭合，状态继电器S23被置位→[46]S23常开触点闭合→Y000线圈得电，KM1线圈得电，通过电动机M1驱动机械手右移，当右移到位后，开关SQ2闭合，[48]X003常开触点闭合，状态继电器S24被置位→[51]S24常开触点闭合→Y002线圈得电，KM3线圈得电，通过电动机M2驱动机械手下降，当下降到位后，开关SQ4闭合，[53]X005常开触点闭合，状态继电器S25被置位→[56]S25常开触点闭合→Y004线圈被复位，接触器KM5线圈失电，夹紧线圈失电将工件放下，与此同时，定时器T0开始1s计时→1s后，[61]T0常开触点闭合，状态继电器S26被置位→[64]S26常开触点闭合→Y003线圈得电，KM4线圈得电，通过电动机M2驱动机械手上升，当上升到位后，开关SQ3闭合，[66]X004常开触点闭合，状态继电器S27被置位→[69]S27常开触点闭合→Y001线圈得电，KM2线圈得电，通过电动机M1驱动机械手左移，当左移到位后，开关SQ1闭合，[71]X002常开触点闭合，如果上到位开关SQ3和工件检测开关SQ5均闭合，则状态继电器S20被置位→[28]S20常开触点闭合，开始下一次工件搬运。若工位A无工件，SQ5断开，机械手会停在原点位置。

3．停止控制

当按下停止按钮SB2→[3]X001常闭触点断开→辅助继电器M0线圈失电→[6]、[13]、[16]、[19]、[22]、[71]M0常开触点均断开，其中[6]M0常开触点断开解除M0线圈供电，其他M0常开触点断开使状态继电器S20无法置位，[28]S20步进触点无法闭合，[28]～[76]之间的程序无法运行，机械手不工作。