圖1是某搬運(yùn)機(jī)械手的工作示意圖，其任務(wù)是將傳送帶A上的物品搬送至傳送帶B上。該機(jī)械手有三個(gè)動(dòng)作：升降運(yùn)動(dòng)由液壓缸驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，手爪的松夾運(yùn)動(dòng)由另一液壓缸驅(qū)動(dòng)。三個(gè)動(dòng)作的正反向運(yùn)動(dòng)均由電磁換向閥來(lái)改變液流的方向來(lái)控制。傳送帶A和B均由電動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)械裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)。機(jī)械手一個(gè)動(dòng)作循環(huán)的動(dòng)作順序如下：

    原位→下降→抓緊→上升→正轉(zhuǎn)→下降→松開(kāi)→上升→反轉(zhuǎn)→原位 

    機(jī)械手的每次循環(huán)動(dòng)作均從原位開(kāi)始。動(dòng)作的切換除抓緊/松開(kāi)由壓力繼電器和時(shí)間控制外，機(jī)械手的升降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)均由限位開(kāi)關(guān)控制。

圖1　某搬運(yùn)機(jī)械手的工作示意圖

    一、控制要求

    （1）機(jī)械手在原位時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，傳送帶A運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)裝在傳輸帶A端部的光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到物品后，傳送帶A停止。

    （2）傳輸帶A停止后，機(jī)械手進(jìn)行一次循環(huán)動(dòng)作，把物品從傳送帶A上搬到連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的傳送帶B上。

    （3）機(jī)械手返回原位后，自動(dòng)啟動(dòng)傳送帶A運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

    （4）按下停止按鈕后，待整個(gè)循環(huán)完成后，機(jī)械手返回原位，才能停止工作。

    二、I/O通道分配

    表1　I/O通道分配 

本文來(lái)自

　　三、I/O接線圖 

圖2　機(jī)械手的I/O接線圖 

    四、梯形圖程序設(shè)計(jì)

    機(jī)械手的動(dòng)作控制是一個(gè)典型的步進(jìn)控制，采用狀態(tài)流程圖可以大大簡(jiǎn)化梯形圖的設(shè)計(jì)。這里先介紹狀態(tài)流程圖的畫法。

    （1）將整個(gè)工作過(guò)程分為若干個(gè)獨(dú)立的控制功能步，簡(jiǎn)稱步（本例中機(jī)械手的工作過(guò)程就可以分解成九個(gè)獨(dú)立的步），它是為完成相應(yīng)的控制功能而設(shè)計(jì)的獨(dú)立的控制程序或程序段。

    （2）每個(gè)獨(dú)立的步分別用一個(gè)方框表示，然后根據(jù)動(dòng)作順序?qū)⒏鱾€(gè)步用箭頭連接起來(lái)。
（3）在相鄰的兩個(gè)步之間畫上一條短橫線，表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)上一步被封鎖，下一步被激活，轉(zhuǎn)向執(zhí)行新的控制程序，若不滿足轉(zhuǎn)換條件，則繼續(xù)執(zhí)行上一步的控制程序。 

    （4）在每個(gè)步的右側(cè)畫上要被執(zhí)行的控制程序。

    機(jī)械手步進(jìn)控制的狀態(tài)流程圖如圖3所示。

    步進(jìn)控制在OMRON　C系列機(jī)型中采用移位寄存器SFT很容易實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然不用SFT指令也能實(shí)現(xiàn)。圖4是用SFT指令來(lái)設(shè)計(jì)的梯形圖。

    機(jī)械手原位時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB1，與其對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)0000為ON，使0500為ON，傳送帶A運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)光電開(kāi)關(guān)PS檢測(cè)到有物品后，0007為ON，使0500為OFF，傳送帶A停止運(yùn)行。在0500的后沿，MOV指令將＃0001送入HR0通道中，使HR000位為“1”而其余位為“0”，使機(jī)械手執(zhí)行下降的動(dòng)作。同時(shí)，為移位脈沖的產(chǎn)生做好準(zhǔn)備。 

    機(jī)械手下降到位時(shí)，下降限位開(kāi)關(guān)0003為ON，發(fā)出移位脈沖，使HR001為“1”，HR000為“0”（因?yàn)?812為常開(kāi)繼電器），機(jī)械手停止下降。此時(shí)0503為ON，開(kāi)始執(zhí)行抓緊動(dòng)作。同時(shí)，為下一個(gè)移位脈沖的產(chǎn)生做準(zhǔn)備。

    機(jī)械手抓緊到位時(shí)，壓力繼電器K的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，0006為ON，又發(fā)出一個(gè)移位脈沖，使HR002為“1”，HR001為“0”。此時(shí)，0504為ON，機(jī)械手緊抓著物品上升。同時(shí)，為下一個(gè)移位脈沖的產(chǎn)生做準(zhǔn)備。

    機(jī)械手上升到位時(shí)，上升限位開(kāi)關(guān)0002為ON，又發(fā)出一個(gè)移位脈沖，使HR003為“1”，HE002為“0”，使0504為OFF，機(jī)械手停止上升。此時(shí)0501為ON，機(jī)械手執(zhí)行正轉(zhuǎn)動(dòng)作。同時(shí)，為下一個(gè)移位脈沖的產(chǎn)生做準(zhǔn)備。

    械手正轉(zhuǎn)到位時(shí)，正轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)0004為ON，又發(fā)出一個(gè)移位脈沖，使HR004為“1”，HR003為“0”，使0501為OFF，機(jī)械手停止正轉(zhuǎn)。此時(shí)0505為ON，機(jī)械手執(zhí)行下降動(dòng)作。同時(shí)，為下一個(gè)移位脈沖的產(chǎn)生做準(zhǔn)備。

    機(jī)械手下降到位時(shí)，下降極限開(kāi)關(guān)0003為ON，又發(fā)出一個(gè)移位脈沖，使HR005為“1”，HR004為“0”，使0505為OFF，機(jī)械手停止下降。此時(shí)0503被復(fù)位，機(jī)械手執(zhí)行放松動(dòng)作，并且啟動(dòng)定時(shí)器TIM01。同時(shí)，為下一個(gè)移位脈沖的產(chǎn)生做準(zhǔn)備。

    在TIM01的定時(shí)時(shí)間到時(shí)，機(jī)械手放松到位，又發(fā)出一個(gè)移位脈沖，使HR006為“1”，HR005為“0”。此時(shí)，0504為ON，機(jī)械手執(zhí)行上升動(dòng)作。同時(shí)，為下一個(gè)移位脈沖的產(chǎn)生做準(zhǔn)備。

圖3　狀態(tài)流程圖

圖4　機(jī)械手梯形圖

    機(jī)械手上升到位時(shí)，上升限位開(kāi)關(guān)0002為ON，又發(fā)出一個(gè)移位脈沖，使HR007為“1”，HR006為“0”，使0504為OFF，機(jī)械手停止上升。此時(shí)，0502為ON，機(jī)械手執(zhí)行反轉(zhuǎn)動(dòng)作。同時(shí)，為下一個(gè)移位脈沖的產(chǎn)生做準(zhǔn)備。

    機(jī)械手反轉(zhuǎn)到位時(shí)，反轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)0005為ON，又發(fā)出一個(gè)移位脈沖，使HR008為“1”，HR007為“0”，使0502為OFF，機(jī)械手停止反轉(zhuǎn)。此時(shí)，機(jī)械手已回到原位，只要在此之前沒(méi)有按下停止按鈕，HR008再次將0500置位，傳送帶A重新運(yùn)行，等待物品檢測(cè)信號(hào)0007的到來(lái)。同時(shí)，為下一個(gè)移位脈沖的產(chǎn)生做準(zhǔn)備。

    無(wú)論何時(shí)按下停止按鈕，鎖存器1200被置位，使得串接在鎖存器0500的置位輸入端的1200的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，只有在當(dāng)前循環(huán)全部完成后，機(jī)械手才能停于原位。

    機(jī)械手的每次循環(huán)均是根據(jù)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到物品后，使傳送帶A停轉(zhuǎn)，由MOV指令將＃0001傳送到HR000，開(kāi)始循環(huán)。