西門子CPU主機6ES7314-6CH04-0AB0

一、 項目所需設備、工具、材料

見表10-1。

表10-1  項目所需設備、工具、材料

二、 訓練內容

1、 項目描述

如圖10-7所示是一氣動機械手動作示意圖，其功能是將工件從A處移送到B處。氣動機械手的升降和左右移行分別使用了雙線圈的電磁閥，在某方向的驅動線圈失電時能保持在原位，必須驅動反方向的線圈才能反向運動。上升、下降對應的電磁閥線圈分別是YV2、YV1，右行、左行對應的電磁閥線圈分別是YV3、YV4。機械手的夾鉗使用單線圈電磁閥YV5，線圈通電時夾緊工件，斷電時松開工件。通過設置限位開關SQ1 、SQ2、SQ3、SQ4分別對機械手的下降、上升、右行、左行進行限位，而夾鉗不帶限位開關，它是通過延時1.7s來表示夾緊、松開動作的完成的。

如圖10-8所示為機械手的操作面板，機械手能實現手動、回原位、單步、單周期和連續等五種工作方式。手動工作方式時，用各按鈕的點動實現相應的動作；回原位工作方式時，按下“回原位"按鈕，則機械手自動返回原位；單步工作方式時，每按一次起動按鈕，機械手向前執行一步；選擇單周期工作方式時，每按一次起動按鈕，機械手只運行一個周期就停下；連續工作方式時，機械手在原位，只要按下起動按鈕，機械手就會連續循環動作，直到按下停止按鈕，機械手才會最后運行到原位并停下；而在傳送工件的過程中，機械手必須升到最高位置才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時碰到其它工件。

2、實訓要求

2.1  分配輸入/輸出點

見表10-4。

表10-4  PLC輸入/輸出點分配表

2.2 PLC接線圖

如圖10-9所示。

2.3程序設計

2.3.1  基本指令編程

西門子CPU主機6ES7314-6CH04-0AB0

機械手系統的程序總體結構如圖10-10所示，分為公用程序、自動程序、手動程序和回原位程序等四部分。其中自動程序包括單步、單周期和連續運行的程序，因它們的工作順序相同，所以可將它們合編在一起。CJ（FNC00）是條件跳轉應用指令（詳情見項目十二），指針標號P□ 是其操作數。該指令用于某種條件下跳過CJ指令和指針標號之間的程序，從指針標號處繼續執行，以減少程序執行時間。如果選擇“手動"工作方式，即X0為ON，X1為OFF，則PLC執行完公用程序后，將跳過自動程序到P0處，由于X0動斷觸點斷開，所以直接執行“手動程序"。由于P1處的X1的動斷觸點閉合，所以又跳過回原位程序到P2處。如果選擇“回原位"工作方式，同樣只執行公用程序和回原位程序。如果選擇“單步"或“連續"方式，則只執行公用程序和自動程序。

公用程序如圖10-11所示，當Y4復位（即松緊電磁閥松開）、左限位X21和上限位X17接通時，輔助繼電器M0變為ON，表示機械手在原位。這時，如果開始執行用戶程序（M8002為ON）、系統處于手動或回原位狀態（X0或X1為ON），那么初始步對應的M10被置位，為進入單步、單周期、連續工作方式作好準備。如果M0為OFF，M10被復位，系統不能進入單步、單周期、連續工作方式。圖中的指令ZRST（FNC40）是成批復位的應用指令，當X0為ON時，對M11~M18的輔助繼電器復位，以防止系統從自動方式轉換到手動方式，再返回自動方式時出現兩種不同的活動步。

手動程序如圖10-12所示，用X10~X15對應機械手的上下左右移行和夾鉗松緊的按鈕。按下不同的按鈕，機械手執行相應的動作。在左、右移行的程序中串聯上限位置開關的動合觸點是為了避免機械手在較低位置移行時碰撞其它工件。為保證系統安全運行，程序之間還進行了必要的聯鎖。

如圖10-13所示為回原位程序，在系統處于回原位工作狀態時，按下回原位按鈕（X5為ON），M3變為ON，機械手松開和上升，當升到上限位（X17變為ON），機械手左行，直到移至左限位（X21變為ON）才停止，并且M3復位。

自動程序如圖10-14所示，系統工作為單步方式時，X2為ON，其動斷觸點斷開，輔助繼電器一般情況下M2 為OFF 。X3、X4都為OFF，“單周期"和“連續"工作方式被禁止。假設系統處于初始狀態，M10為ON,當按下起動按鈕X6時，M2變為ON,使M11為ON，Y0線圈得電，機械手下降。放開起動按鈕后，M2立即變為OFF。當機械手下降到下限位時，與Y0線圈串聯的X16動斷觸點斷開，Y0線圈失電，機械手停止下降。此時，M11、X16均為ON，其動合觸點接通，再按下起動按鈕X6時，M2又變為ON，M12得電并自保持，機械手進入夾緊狀態，同時M11也變為OFF。在完成某一步的動作后，必須按一次起動按鈕，系統才能進入下一步。

如果選擇的是單周期工作方式，此時X3為ON，X2的動斷觸點接通，M2為ON，允許轉換。在初始步時按下起動按鈕X6，在M11電路中，因M10、X6、M2的動合觸點和M12的動斷觸點都接通，所以M11變為ON，Y0也變為ON，機械手下降。當機械手碰到下限位開關X16時停止下降，M12變為ON，Y4也變為ON，機械手進入夾緊狀態，經過1.7s后，機械手夾緊工件開始上升。這樣，系統就會按工序一步一步向前運行。當機械手在M18步返回原位時，X4為OFF，其動合觸點斷開，此時不是連續工作方式，因此機械手不會連續運行。

系統處于連續方式時， X4為ON ，它的動合觸點閉合，在初始步時按下起動按鈕X6，M1得電自保持，選擇連續工作方式，其它工作過程與單周期方式相同。按下停止按鈕X7后，M1變為OFF，但系統不會立即停下，在完成當前的工作周期后，機械手最終停在原位。

2.3.2 基本指令配合步進指令的編程方法

運用步進指令編寫機械手順序控制的程序比用基本指令更容易、更直觀。在機械手的控制系統中，手動和回原位工作方式用基本指令很容易實現，這里不重復。只介紹圖10-15所示的順序功能圖，該圖實現了機械手的自動連續運行。圖中特殊輔助繼電器M8002僅在運行開始時接通。S0為初始狀態，對應回原位的程序。在選定連續工作方式后，X4為ON，按下回原位按鈕X5，能保證機械手的初始狀態在原位。當機械手在原位時，夾鉗松開Y4為OFF，上限位X17、左限位X21都為ON，這時按下起動按鈕X6，狀態由S0轉換到S20，Y0線圈得電，機械手下降。當機械手碰到下限位開關X16時，X16變為ON，狀態由S20轉換為S21，Y0線圈失電，機械手停止下降，Y4被置位，夾鉗開始夾持，定時器T0啟動，經過1.7s后，定時器的觸頭接通，狀態由S21轉換為S22，機械手上升。系統如此一步一步按順序運行。當機械手返回到原位時X21變為ON，狀態由S27轉換為S0，機械手自動進入新的一次運行過程。因此機械手能自動連續運行。從圖10-15所示的順序功能圖中可以看出，每一狀態繼電器都對應機械手的一個工序，只要弄清工序之間的轉換條件及轉移方向就很容易、很直觀的畫出順序功能圖。其對應的步進指令梯形圖也很容易畫出。

2.3.3 基本指令、初始狀態指令和步進指令配合的編程方法

初始狀態指令順序控制的程序如圖10-16所示。圖（a）為初始化程序，它保證了機械手必須在原位才能進入自動工作方式。圖（b）為手動方式程序，機械手的夾緊、放松及上下左右移行由相應的按鈕完成。在圖（c）回原位方式程序中，只需按下回原位按鈕即可。圖中除初始狀態繼電器外，其它狀態繼電器應使用回零狀態繼電器S10~ S19。圖（d）為自動方式程序，M8041和M8044都是在初始化程序中設定的，在程序運行中不再改變。

下面是圖10-16對應的語句表程序。

2.4  運行并調試程序

2.4.1  基本指令順序控制程序

(1) 將梯形圖程序輸入到計算機。

(2) 對程序進行調試運行。

a．將轉換開關SA旋至“手動"檔，按下相應的動作按鈕，觀察機械手的動作情況；

b．將轉換開關SA旋至“回原位"檔，按下回原位按鈕，觀察機械手是否回原位；

c．將SA旋至“單步"檔，每按起動按鈕，觀察機械手是否向前執行下一動作；

d．將SA旋至“單周期"檔，每按一次起動按鈕，觀察機械手是否運行一個周期就停下；

e．將SA旋至“連續"檔，按下起動按鈕，觀察機械手是否連續運行。

(3) 記錄調試程序的結果。

2.4.2  基本指令與步進指令控制程序

(1) 將順序功能圖轉換為梯形圖輸入到計算機。

(2) 對程序進行調試運行。

將轉換開關SA旋至“連續"檔，先按回原位按鈕，再按起動按鈕，觀察機械手是否連續運行。

(3) 記錄調試程序的結果。

2.4.3  基本指令、初始狀態指令配合步進指令順序控制程序

(1) 將控制程序輸入到計算機。

(2) 對程序進行調試運行與基本指令順序控制程序的相同。

(3) 記錄調試程序的結果