西门子S7—200PLC机械手控制论文

摘要：本文所介绍的机械手装箱模型已经制作成功，编写的梯形图程序已经可以可靠实现该机械手装箱各项功能。本项目是一项基础性研发项目，只要根据应用的场合的需要进行相应的修改就可以将此机械手应用到自动化生产线的许多领域，可大大减少人力并提高生产效率。

1 引言

本控制中所采用的PLC（Programmable Logic Controller）是SIEMENS公司的一种应用方便灵活、可靠性高，结构紧凑小巧S7-200PLC，具有快速和精确的操作顺序和过程控制。结合高效的“三步分析法”：首先通过结构示意图明确任务，然后分析设计I/O分配图，最后依任务和I/O分配图及程序分块表进行“按功能分块，化整为零”思路设计机械手装箱控制梯形图。

2 明确任务

2.1 工作结构描述

机械手的“信号定位”是指通过“测位开关”发出“位置到达信号”，待PLC收到该信号之后，立即停发输往步进驱动器（或伺服驱动器）的脉冲，从而使步进电机（或伺服电机）预定位置。该设计广泛用于实现生产设备的信号定位运行控制中。该控制的具体机械手装箱结构如图1所示。

在该结构图中的原位、装箱位均为“金属接近开关SS0、SS1”发出“位置到达信号”，伸缩电磁铁YT将通电吸盘下推到料位，机械微动开关SQ因不再受外压而复位，电磁铁YT断电将吸盘上拉回初始位，SQ受压动作。上料槽有料时，光电开关SSy发出“有料信号”。电磁吸盘通电时能将料吸住，断电后能将料释放。步进电机M2正转时机械手前进（右），反转机械手后退（左）通过图1可知，该本机械手控制过程中三种运动状态。分别是（1）机械手伸缩来确定是取料和放料，（2）机械手吸上（抓取）和释放（放下），（3）整体机械手的前进装箱和退回取料这三种运行。

2.2 工步流程分析

通过图1机械手装箱结构示意分析，特别注意在图1中的（1）伸指“伸到位”和（4）进指“进到位”是两个关键点，分别表示机械装箱的伸出取料和取料后前进放料方向和编程过程中应特别注意的。从而在工步流程分析中要依图1的进行流程设计。

在图2工步流程分析中，要注意各个切换点和动作条件。这也是后续程序设计I/O分配图中的重要辅助分析依据。

3 设计I/O分配图

通过图2工步流程分析，把相关输入信号（I）和输出信号（O）在I/O分配图中体现出来，这也有利程序设计理解及硬件接线方便。这当中不仅有传统教学中的输入、输出信号，同时能标注各电源接线和外部电气接线示意，可以更好的方便对程序设计时的注解。

4 控制梯形图设计

4.1 程序分块表

这部分是我们的难点，我们提出“按功能分块，化整为零”设计方案，具体控制梯形图是要按各项功能划分功能块并列出相应分块表，然后分步分别进行理解和设计各个分解部分，这样有利理解和编程。本文机械手装箱控制程序是顺序进行的，机械手的初始状态很重要，因此程序开始要设定机械手的初始状态并设定机械手的运动轨迹。机械手伸缩大小、吸释位置是否恰当、前进、后退的位移是否合理都由 PLC来控制，限位开关起了传感器信号定位作用。

在本文中主要介绍三部分重点程序：主程序、初始化程序和自动程序三部分，现分别介绍。

4.2 主程序

为便于对程序的理解，我们作了一些注解，比如：“总是”表示SM0.0的信号总是不停的在发脉冲，“扫”表示在扫描周期内，朝下的箭头符号是表下降沿信号时，

4.3 初始化程序

初始化程序功能主要是开机时，使各“工步开关S0.0至S3.7”等回到初始状态；定义原点条件开关M8.0、启续开关M8.01、工态M8.2；其他如点动、回原点、自动方式的切换，推迟到非工态进行。从而可避免因工作方式的切换而造成产品的损伤。

4.4 自动程序

自动程序是本程序的主体，是在工作方式切换到自动档时的机械手自动控制运行的程序。这部分我们设计时，分二部分进行：首先列出其“切换码”图6所示，这样可以简化我们编程思路，再根据动作顺序，在图6的基础上加入各相应步的“动作码”图7所示。这样使们在编程时思路更加清晰，减少失误的出现。为了更好理解程序和简化程序，在每一功能块程序有相应的说明注解，比如“始切”开始运行时的切换码、“伸切”：伸缩切换码、“吸切”表示吸盘切换，后面各步以此类推。

5 结语

本文所介绍的机械手装箱模型已经制作成功，编写的梯形图程序已经可以可靠实现该机械手装箱各项功能。本项目是一项基础性研发项目，只要根据应用的场合的需要进行相应的修改就可以将此机械手应用到自动化生产线的许多领域，可大大减少人力并提高生产效率。本文作者创新点：采用 “三步式”方法对控制对象进行“按功能分块，化整为零”对丰富教学方法和提高编程技巧具有重要参考价值。同时在实际电气控制PLC教学中极大地提高了学生的学习兴趣。有力促进了我们的教学，特别是实训教学改革。

参考文献

[1]叶先明，李杭生.基于欧姆龙PLC控制的机械手.《微计算机信息》，2010年第26卷第9-2期.