西門子CPU主機6ES7314-6CH04-0AB0

一、 項目所需設(shè)備,、工具,、材料

見表10-1。

表10-1  項目所需設(shè)備,、工具,、材料

二、 訓(xùn)練內(nèi)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(qū)動線圈失電時能保持在原位,，必須驅(qū)動反方向的線圈才能反向運動。上升,、下降對應(yīng)的電磁閥線圈分別是YV2,、YV1，右行,、左行對應(yīng)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(shè)置限位開關(guān)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(guān),，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(xiàn)手動,、回原位、單步,、單周期和連續(xù)等五種工作方式。手動工作方式時,，用各按鈕的點動實現(xiàn)相應(yīng)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(zhí)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(xù)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(xù)循環(huán)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(xùn)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(shè)計

2.3.1  基本指令編程

西門子CPU主機6ES7314-6CH04-0AB0

機械手系統(tǒng)的程序總體結(jié)構(gòu)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(xù)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(zhuǎn)應(yīng)用指令（詳情見項目十二）,，指針標(biāo)號P□ 是其操作數(shù),。該指令用于某種條件下跳過CJ指令和指針標(biāo)號之間的程序，從指針標(biāo)號處繼續(xù)執(zhí)行,，以減少程序執(zhí)行時間,。如果選擇“手動"工作方式，即X0為ON,，X1為OFF,，則PLC執(zhí)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(zhí)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(zhí)行公用程序和回原位程序,。如果選擇“單步"或“連續(xù)"方式,，則只執(zhí)行公用程序和自動程序。

公用程序如圖10-11所示,，當(dāng)Y4復(fù)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?yōu)?/span>ON,，表示機械手在原位,。這時，如果開始執(zhí)行用戶程序（M8002為ON）,、系統(tǒng)處于手動或回原位狀態(tài)（X0或X1為ON）,，那么初始步對應(yīng)的M10被置位，為進入單步,、單周期,、連續(xù)工作方式作好準(zhǔn)備。如果M0為OFF,，M10被復(fù)位,，系統(tǒng)不能進入單步、單周期,、連續(xù)工作方式,。圖中的指令ZRST（FNC40）是成批復(fù)位的應(yīng)用指令,，當(dāng)X0為ON時，對M11~M18的輔助繼電器復(fù)位,，以防止系統(tǒng)從自動方式轉(zhuǎn)換到手動方式,，再返回自動方式時出現(xiàn)兩種不同的活動步。

手動程序如圖10-12所示,，用X10~X15對應(yīng)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(zhí)行相應(yīng)的動作,。在左,、右移行的程序中串聯(lián)上限位置開關(guān)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(tǒng)安全運行,，程序之間還進行了必要的聯(lián)鎖,。

如圖10-13所示為回原位程序，在系統(tǒng)處于回原位工作狀態(tài)時,，按下回原位按鈕（X5為ON）,，M3變?yōu)?/span>ON，機械手松開和上升,，當(dāng)升到上限位（X17變?yōu)?/span>ON），機械手左行,，直到移至左限位（X21變?yōu)?/span>ON）才停止,，并且M3復(fù)位。

自動程序如圖10-14所示,，系統(tǒng)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(xù)"工作方式被禁止,。假設(shè)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，M10為ON,當(dāng)按下起動按鈕X6時,，M2變?yōu)?/span>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?yōu)?/span>OFF。當(dāng)機械手下降到下限位時,，與Y0線圈串聯(lián)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?yōu)?/span>ON，M12得電并自保持,，機械手進入夾緊狀態(tài),，同時M11也變?yōu)?/span>OFF。在完成某一步的動作后,，必須按一次起動按鈕,，系統(tǒng)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(zhuǎn)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?yōu)?/span>ON,，Y0也變?yōu)?/span>ON，機械手下降,。當(dāng)機械手碰到下限位開關(guān)X16時停止下降,，M12變?yōu)?/span>ON，Y4也變?yōu)?/span>ON,，機械手進入夾緊狀態(tài),，經(jīng)過1.7s后，機械手夾緊工件開始上升,。這樣,，系統(tǒng)就會按工序一步一步向前運行。當(dāng)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(xù)工作方式,，因此機械手不會連續(xù)運行,。

系統(tǒng)處于連續(xù)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(xù)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?yōu)?/span>OFF,，但系統(tǒng)不會立即停下,，在完成當(dāng)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(tǒng)中,，手動和回原位工作方式用基本指令很容易實現(xiàn),，這里不重復(fù)。只介紹圖10-15所示的順序功能圖,，該圖實現(xiàn)了機械手的自動連續(xù)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(tài),，對應(yīng)回原位的程序,。在選定連續(xù)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(tài)在原位,。當(dāng)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(tài)由S0轉(zhuǎn)換到S20,，Y0線圈得電,，機械手下降。當(dāng)機械手碰到下限位開關(guān)X16時,，X16變?yōu)?/span>ON,，狀態(tài)由S20轉(zhuǎn)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(jīng)過1.7s后,，定時器的觸頭接通，狀態(tài)由S21轉(zhuǎn)換為S22,，機械手上升,。系統(tǒng)如此一步一步按順序運行。當(dāng)機械手返回到原位時X21變?yōu)?/span>ON,，狀態(tài)由S27轉(zhuǎn)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(xù)運行,。從圖10-15所示的順序功能圖中可以看出,，每一狀態(tài)繼電器都對應(yīng)機械手的一個工序，只要弄清工序之間的轉(zhuǎn)換條件及轉(zhuǎn)移方向就很容易,、很直觀的畫出順序功能圖,。其對應(yīng)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(tài)指令和步進指令配合的編程方法

初始狀態(tài)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(yīng)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(tài)繼電器外,，其它狀態(tài)繼電器應(yīng)使用回零狀態(tài)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(shè)定的,，在程序運行中不再改變,。

下面是圖10-16對應(yīng)的語句表程序。

2.4  運行并調(diào)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(diào)試運行,。

a．將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA旋至“手動"檔，按下相應(yīng)的動作按鈕,，觀察機械手的動作情況,；

b．將轉(zhuǎn)換開關(guān)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(zhí)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(xù)"檔,，按下起動按鈕，觀察機械手是否連續(xù)運行,。

(3) 記錄調(diào)試程序的結(jié)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(zhuǎn)換為梯形圖輸入到計算機。

(2) 對程序進行調(diào)試運行,。

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

(3) 記錄調(diào)試程序的結(jié)果。

2.4.3  基本指令,、初始狀態(tài)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(diào)試運行與基本指令順序控制程序的相同。

(3) 記錄調(diào)試程序的結(jié)果