虞小明

摘 要：該文利用日本三菱企業(yè)的FX2N系列PLC來操控機械手的基本運轉。這一設備機械包括滾珠絲杠、滑輪和機械抓手等構件;電氣系統(tǒng)由交流設備、變頻器、操作系統(tǒng)等部分構成?？梢岳肞LC系統(tǒng)搭配相關硬件工具，控制機械手完成各種動作。

關鍵詞：PLC技術;機械手;程序設計

中圖分類號：TP241? ? ? 文獻標志碼：A

1 PLC的運行原理

1.1 輸入取樣

在輸入取樣時，PLC通過掃描方式逐一讀入輸入的狀態(tài)及數據信息，并將之保存在I/O映象區(qū)內的相關單元中。輸入采樣完成后，轉入客戶程序執(zhí)行過程與輸出刷新過程。該過程就算輸入狀態(tài)和數據有所變化，I/O映象區(qū)內的基本單元狀態(tài)、數據也不會發(fā)生改變。所以，若輸入的是脈沖信號，那么其寬度必須超過一個掃描周期，方可保證在任何條件下，該輸入都可以被讀入。

1.2 客戶程序執(zhí)行過程

在客戶程序執(zhí)行過程中，PLC始終按照從上到下的順序逐一掃描客戶程序。在掃描各個梯形圖時，會先掃描梯形圖左側由各觸點組成的控制電路，并堅持由左向右、由上向下的順序求解由觸點形成的控制電路，接著按照邏輯運算結果，刷新該邏輯線圈在結構RAM存儲區(qū)內相關點的狀態(tài);或是刷新該輸出線圈在I/O中相關點的狀態(tài);抑或是確定是否執(zhí)行該梯形圖所要求的特殊功能指令。即，在客戶程序執(zhí)行過程，僅I/O里的輸入狀態(tài)與數據不發(fā)生改變，而其余輸出點及軟系統(tǒng)在I/O映象區(qū)中與結構RAM存儲區(qū)里的狀態(tài)及數據均有發(fā)生變化的可能性，同時排在頂部的梯形圖，其程序執(zhí)行結果將對排在底部的凡是用到這類線圈和數據的梯形圖有作用。

1.3 輸出刷新過程

當完成掃描客戶步驟后，PLC將進到輸出刷新環(huán)節(jié)。這一過程，CPU按照I/O映象區(qū)中相關狀態(tài)及數據刷新所有的輸出鎖存電路，接著經過輸出電路驅動相應的外設。此時，才算PLC真正輸出。而且，一些條梯形圖的排列次序不一樣，執(zhí)行結果也存在差異。此外，掃描客戶程序的最后運行和繼電器控制設備的硬邏輯并行運行的結果有所差異。

一般，PLC控制器的掃描步驟包括自檢測、通信等，即一個掃描周期就是自檢測、通信、輸入采集、客戶流程實施、輸出刷新等全部時間的總合。PLC系統(tǒng)源自繼電控制器，但其不像繼電器一樣，經線路的物理過程實現控制，而是依靠運行保存在PLC中的程序，實現輸入/輸出數據變換控制。

2 機械手的運行流程

機械手的最初位置是在原點，按下啟動開關后，機械手會降低→夾緊部件→升高→右移→然后降低→放松部件→再升高→左移，以完成一個運行周期。機械手的降低、升高、右移、左移等運行變換，是由相關限位開關來操控的，而夾緊、放松運行的變換是通過時間來操控的。為保證安全性，機械手右移完成后，一定要在右作業(yè)臺上無部件時才可降低，如果上次搬至右作業(yè)臺上的部件還沒有移走，機械手要自動停止，等待，通過安裝一個光電開關來檢查“無部件”信號，如圖1所示。

為達到生產需要，機械手具備手動運行與自動運行2種模式，而自動運行模式又分成單步、單周期與連續(xù)運行模式。

（1）手動運行方式：通過按鈕來控制機械手的每個運行動作。比如，按下“降低”開關，機械手降低;按下“升高”按鈕，機械手升高。手動運行能用來調整運行位置與緊急暫停后使機械手回到原點。

（2）單步運行方式：由原點開始，根據自動運行循環(huán)的工序，每按1次啟動開關，機械手運行一次后自動暫停。

（3）單周期運行方式：按下啟動開關，機械手根據工序自動完成一個周期的運行，回到原點后暫停。

（4）連續(xù)運行模式：按下開關，機械手由原點出發(fā)，根據工序自動重復、連續(xù)運行，在連續(xù)運行模式下設計2種停車狀況：第一，正常停車。在該種狀態(tài)下停車，按下恢復按鈕，機械手運行最后一個周期之后，回到原點自動暫停。第二，緊急停車。在出現事故和緊急情況時停車。按緊急停車開關，機械手暫停在當下狀態(tài)。當問題解決后，手動復原到原點。

3 PLC控制結構程序規(guī)劃

為了便于編程，將手動與自動程序分別編出單獨的程序段，通過跳轉指令來進行選擇，控制結構程序圖，如圖2所示。選用手動模式時，X3接同，跳過智能程序，運行手動程序;選取自動運行模式時，X3斷開，運行自動程序。

3.1 手動程序

該程序無須按照工序來動作，因此能根據一般繼電器程序來規(guī)劃。手動程序的梯形圖如圖3所示，手動按鈕X20-X25分別操控降低、升高、右移、左移、夾緊與放松各項動作。為確保系統(tǒng)安全運行，設計了相關的連鎖。其中在左移、右移線路中添加X11作上限連鎖，這是因為機械手只有處在上限位置時，才能左移、右移。

3.1 自動操作

（1）連續(xù)與單周期運行。當機械手處于原點時，程序處在初始狀態(tài)S0，執(zhí)行降低動作。當降低至下限位按鈕時，X10連接，又連接下個狀態(tài)S21，開始執(zhí)行下個動作。當完成最后一個動作時，即左移至原點觸碰左限位按鈕時，X13連接，如果單周期運行，那么M0斷開，回至初始狀態(tài)，若連續(xù)運行，那么M0接通，狀態(tài)變?yōu)镾20，又開始下個周期的運行。

在運行過程中，若按正常停車開關，那么X1接通，M0恢復，機械手的運行完成一個周期后，回至初始狀態(tài)。若按緊急停車開關，那么X2連接，狀態(tài)S0～S33都復位，機械手運行停止。再次啟動時，先通過手動操作把機械手移到原點，才可繼續(xù)進行自動操作。

（2）單步運行：當自動操作程序采用步進指令規(guī)劃時，單步運行程序在禁止步進狀態(tài)下運行，線圈電源斷開時，能夠進行狀態(tài)轉移。

在單步操作狀態(tài)下，利用啟動按鈕X0作為單步運行信號，X4連通。不按啟動開關時，X0斷開，其常閉接點閉合，M8040連通，狀態(tài)轉移被禁止。

當完成這一步后，按下啟動開關，X0連通，其常閉接點會斷開M8040，狀態(tài)轉移至下一步。由此，機械手的控制系統(tǒng)分段設計結束。按照圖1所示的基本結構圖，將手動操作程序梯形圖與自動程序梯形圖嵌入，就獲得整個程序的梯形圖

4 結語

綜上所述，隨著我國科技的發(fā)展，人類對機械手使用的安全性、穩(wěn)定性及準確性有了新的認識，而且還對其提出了很高的要求。利用PLC對機械手進行控制已成為一種必然趨勢。

參考文獻

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