西门子6ES322-1BP00-0AA0
一、 项目所需设备、工具、材料
见表10-1。
表10-1 项目所需设备、工具、材料
二、 训练内容
1、 项目描述
如图10-7所示是一气动机械手动作示意图，其功能是将工件从A处移送到B处。气动机械手的升降和左右移行分别使用了双线圈的电磁阀，在某方向的驱动线圈失电时能保持在原位，必须驱动反方向的线圈才能反向运动。上升、下降对应的电磁阀线圈分别是YV2、YV1，右行、左行对应的电磁阀线圈分别是YV3、YV4。机械手的夹钳使用单线圈电磁阀YV5，线圈通电时夹紧工件，断电时松开工件。通过设置限位开关SQ1 、SQ2、SQ3、SQ4分别对机械手的下降、上升、右行、左行进行限位，而夹钳不带限位开关，它是通过延时1.7s来表示夹紧、松开动作的完成的。
如图10-8所示为机械手的操作面板，机械手能实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；回原位工作方式时，按下“回原位"按钮，则机械手自动返回原位；单步工作方式时，每按一次起动按钮，机械手向前执行一步；选择单周期工作方式时，每按一次起动按钮，机械手只运行一个周期就停下；连续工作方式时，机械手在原位，只要按下起动按钮，机械手就会连续循环动作，直到按下停止按钮，机械手才会后运行到原位并停下；而在传送工件的过程中，机械手必须升到高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时碰到其它工件。
2、实训要求
2.1 分配输入/输出点
见表10-4。
表10-4 PLC输入/输出点分配表
2.2 PLC接线图
如图10-9所示。
2.3程序设计
2.3.1 基本指令编程
机械手系统的程序总体结构如图10-10所示，分为公用程序、自动程序、手动程序和回原位程序等四部分。其中自动程序包括单步、单周期和连续运行的程序，因它们的工作顺序相同，所以可将它们合编在一起。CJ（FNC00）是条件跳转应用指令（详情见项目十二），指针标号P□ 是其操作数。该指令用于某种条件下跳过CJ指令和指针标号之间的程序，从指针标号处继续执行，以减少程序执行时间。如果选择“手动"工作方式，即X0为ON，X1为OFF，则PLC执行完公用程序后，将跳过自动程序到P0处，由于X0动断触点断开，所以直接执行“手动程序"。由于P1处的X1的动断触点闭合，所以又跳过回原位程序到P2处。如果选择“回原位"工作方式，同样只执行公用程序和回原位程序。如果选择“单步"或“连续"方式，则只执行公用程序和自动程序。
公用程序如图10-11所示，当Y4复位（即松紧电磁阀松开）、左限位X21和上限位X17接通时，辅助继电器M0变为ON，表示机械手在原位。这时，如果开始执行用户程序（M8002为ON）、系统处于手动或回原位状态（X0或X1为ON），那么初始步对应的M10被置位，为进入单步、单周期、连续工作方式作好准备。如果M0为OFF，M10被复位，系统不能进入单步、单周期、连续工作方式。图中的指令ZRST（FNC40）是成批复位的应用指令，当X0为ON时，对M11~M18的辅助继电器复位，以防止系统从自动方式转换到手动方式，再返回自动方式时出现两种不同的活动步。
手动程序如图10-12所示，用X10~X15对应机械手的上下左右移行和夹钳松紧的按钮。按下不同的按钮，机械手执行相应的动作。在左、右移行的程序中串联上限位置开关的动合触点是为了避免机械手在较低位置移行时碰撞其它工件。为保证系统安全运行，程序之间还进行了必要的联锁。
如图10-13所示为回原位程序，在系统处于回原位工作状态时，按下回原位按钮（X5为ON），M3变为ON，机械手松开和上升，当升到上限位（X17变为ON），机械手左行，直到移至左限位（X21变为ON）才停止，并且M3复位。
自动程序如图10-14所示，系统工作为单步方式时，X2为ON，其动断触点断开，辅助继电器一般情况下M2 为OFF 。X3、X4都为OFF，“单周期"和“连续"工作方式被禁止。假设系统处于初始状态，M10为ON,当按下起动按钮X6时，M2变为ON,使M11为ON，Y0线圈得电，机械手下降。放开起动按钮后，M2立即变为OFF。当机械手下降到下限位时，与Y0线圈串联的X16动断触点断开，Y0线圈失电，机械手停止下降。此时，M11、X16均为ON，其动合触点接通，再按下起动按钮X6时，M2又变为ON，M12得电并自保持，机械手进入夹紧状态，同时M11也变为OFF。在完成某一步的动作后，必须按一次起动按钮，系统才能进入下一步。
如果选择的是单周期工作方式，此时X3为ON，X2的动断触点接通，M2为ON，允许转换。在初始步时按下起动按钮X6，在M11电路中，因M10、X6、M2的动合触点和M12的动断触点都接通，所以M11变为ON，Y0也变为ON，机械手下降。当机械手碰到下限位开关X16时停止下降，M12变为ON，Y4也变为ON，机械手进入夹紧状态，经过1.7s后，机械手夹紧工件开始上升。这样，系统就会按工序一步一步向前运行。当机械手在M18步返回原位时，X4为OFF，其动合触点断开，此时不是连续工作方式，因此机械手不会连续运行。
系统处于连续方式时， X4为ON ，它的动合触点闭合，在初始步时按下起动按钮X6，M1得电自保持，选择连续工作方式，其它工作过程与单周期方式相同。按下停止按钮X7后，M1变为OFF，但系统不会立即停下，在完成当前的工作周期后，机械手终停在原位。
2.3.2 基本指令配合步进指令的编程方法
西门子6ES7317-6TK13-0AB0参数详细
运用步进指令编写机械手顺序控制的程序比用基本指令更容易、更直观。在机械手的控制系统中，手动和回原位工作方式用基本指令很容易实现，这里不重复。只介绍图10-15所示的顺序功能图，该图实现了机械手的自动连续运行。图中特殊辅助继电器M8002仅在运行开始时接通。S0为初始状态，对应回原位的程序。在选定连续工作方式后，X4为ON，按下回原位按钮X5，能保证机械手的初始状态在原位。当机械手在原位时，夹钳松开Y4为OFF，上限位X17、左限位X21都为ON，这时按下起动按钮X6，状态由S0转换到S20，Y0线圈得电，机械手下降。当机械手碰到下限位开关X16时，X16变为ON，状态由S20转换为S21，Y0线圈失电，机械手停止下降，Y4被置位，夹钳开始夹持，定时器T0启动，经过1.7s后，定时器的触头接通，状态由S21转换为S22，机械手上升。系统如此一步一步按顺序运行。当机械手返回到原位时X21变为ON，状态由S27转换为S0，机械手自动进入新的一次运行过程。因此机械手能自动连续运行。从图10-15所示的顺序功能图中可以看出，每一状态继电器都对应机械手的一个工序，只要弄清工序之间的转换条件及转移方向就很容易、很直观的画出顺序功能图。其对应的步进指令梯形图也很容易画出。
2.3.3 基本指令、初始状态指令和步进指令配合的编程方法
初始状态指令顺序控制的程序如图10-16所示。图（a）为初始化程序，它保证了机械手必须在原位才能进入自动工作方式。图（b）为手动方式程序，机械手的夹紧、放松及上下左右移行由相应的按钮完成。在图（c）回原位方式程序中，只需按下回原位按钮即可。图中除初始状态继电器外，其它状态继电器应使用回零状态继电器S10~ S19。图（d）为自动方式程序，M8041和M8044都是在初始化程序中设定的，在程序运行中不再改变。
下面是图10-16对应的语句表程序。
2.4 运行并调试程序
2.4.1 基本指令顺序控制程序
(1) 将梯形图程序输入到计算机。
(2) 对程序进行调试运行。
a．将转换开关SA旋至“手动"档，按下相应的动作按钮，观察机械手的动作情况；
b．将转换开关SA旋至“回原位"档，按下回原位按钮，观察机械手是否回原位；
c．将SA旋至“单步"档，每按起动按钮，观察机械手是否向前执行下一动作；
d．将SA旋至“单周期"档，每按一次起动按钮，观察机械手是否运行一个周期就停下；
e．将SA旋至“连续"档，按下起动按钮，观察机械手是否连续运行。
(3) 记录调试程序的结果。
2.4.2 基本指令与步进指令控制程序
(1) 将顺序功能图转换为梯形图输入到计算机。
(2) 对程序进行调试运行。
将转换开关SA旋至“连续"档，先按回原位按钮，再按起动按钮，观察机械手是否连续运行。
(3) 记录调试程序的结果。
2.4.3 基本指令、初始状态指令配合步进指令顺序控制程序
(1) 将控制程序输入到计算机。
(2) 对程序进行调试运行与基本指令顺序控制程序的相同。
(3) 记录调试程序的结果