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摘 要：通过与同事探讨研究，经过多年教学实验，使用PLC程序控制模拟机械手动作，可以尽快提高PLC梯形图设计方法。
关键词：PLC，模拟机械手，电磁阀，工作周期，输入输出地址，梯形图
今天微电子技术与计算机自动控制技术的交叉飞速发展，推动了电工新技术应用迅速推广。THJDQG-1型生产线是天煌教仪为职业教育培训研制的通用性模拟生产线设备，可以满足实训教学或技能竞赛需求，由上料皮带输送线、搬运机械手、分类仓储和PLC等组成，它在接近工业生产制造现场的基础上又针对教学实验实训进行了专门设计，强化了机电一体化的安装与调试能力，适合机电一体化、电气自动化等相关专业的教学、培训和竞赛，并且是多省维修电工职工技术运动会考核设备。我院2010年采购2台此设备，有幸参与河南省第三届职工竞赛，经过与同事反复交流探讨以及近几年电工类学生PLC实训发现，搬运机械手模块在PLC梯形图设计中较为典型，企业用到的机械手看起来较复杂，其实质原理相同，仅仅多增加一些动作环节，通过对搬运机械手模块PLC梯形图的反复练习，可以迅速掌握PLC设计方法，快速培养可持续发展的机电一体化高技能人才。
图1是搬运机械手模块，能将工件由上料皮带输送线搬运到分类仓储处，由气动手爪、导杆气缸、旋转气缸、单线圈二位电磁阀等组成。
图1 搬运机械手模块
下降/上升、逆时针旋转/顺时针旋转和夹紧/放松分别由三个单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电分别执行下降、逆时针旋转和夹紧动作，线圈断电时分别执行上升、顺时针旋转和放松动作，设备装有上/下限位和左/右限位和夹紧限位磁性开关。主要完成下列动作：气动机械手手臂下降，气动手爪夹紧物料，机械手手臂上升，手臂旋转到位，手臂下降，手爪松开将物料放入运料小车，机械手手臂上升，机械手返回原位，等待下一个物料到位，重复上面的动作。工作过程如图2所示，有八个动作，即为：
图2 工作过程示意图
中间没有按下停止按钮，那么，接着上述过程重复执行；中间按下停止按钮，仅执行一个周期，需重新按下启动按钮，才能从新执行上述动作。
首先 完成输入输出地址的分配
采用三菱FX2N系列PLC，地址分配如表1所示。
其次 完成PLC外部接线图设计
如图3所示：
图3 PLC外部接线图
最后 根据动作过程编写梯形图
鉴于目前PLC应用广泛，但在梯形图编写过程中时常感到无法下手的困惑，我们将采取三个不同方法编写机械手程序，以更好的进行PLC梯形图快速设计。
1.使用基本指令编写
分清动作过程，完善定位条件，从复的动作过程分开编写、统一输出，按动作顺序依次编写。基本指令看似比较简单，但逻辑性特别强，逻辑关系只要错一步，动作就很难保证实现。因为机械手有很多重复环节，例如经过两次下降和上升，其限位条件是共用的，不能简单直接就进行输出继电器线圈输出，这样容易忽略条件或导致双线圈现象。
下降到下限位1B2后进行夹紧和放松，只考虑1B2（X13）一个条件，不能正确识别出是夹紧还是放松，需要判断出是在上料皮带输送线上方还是在分类仓储上方，可以通过顺时针限位2B1（X14）和逆时针限位2B2（X15）来完成。因输出为单线圈电磁阀，可以直接通过置位SET和复位RST实现。
上升到上限位1B1后进行顺时针旋转和逆时针旋转，同样，只考虑1B1一个条件，也不能正确识别出是顺时针旋转还是逆时针旋转，也需要判断出是在上料皮带输送线上方还是在分类仓储上方，通过顺时针限位2B1（X14）和逆时针限位2B2（X15）来完成，还可以通过是否取到工件来判断完成。
按下启动按钮SB1（X2）和逆时针旋转到2B2（X15）后需进行下降，夹紧和放松后需进行上升，因两次下降和上升，如果直接编写，很容易产生双线圈和逻辑混乱现象，可使用辅助继电器分开独立编写动作，最后合并输出统一驱动输出继电器线圈，或合并条件直接输出。
2.使用步进指令编写
格式性较强，逻辑性一般，因为只执行当前程序步，转移切换也在当前步进行，只要满足一般的限位切换条件即可实现。
3.使用移位指令编写
与步进指令类似，格式性较强，逻辑性一般，因为当前位与限位条件共同构成切换条件，尽管限位条件反复满足，辅助继电器只有当前位接通，输出继电器通过直接由当前辅助继电器分别输出。
按照接线图完成PLC与模块之间的接线，认真检查，确保正确无误。通过计算机编辑梯形图，进行转换，通过 SC-09通讯编程电缆将下载程序至PLC中，进行机械手程序调试，通过监控观察触点、线圈动作情况。经过模拟调试、反复编写，可以快速提高PLC梯形图设计。■
参考文献
[1] FX1S1N2N2NC 编程手册. 2004
[2] THJDQG-1型光机电气一体化控制实训系统实训指导书.天煌教仪. 2010
关键词：PLC，模拟机械手，电磁阀，工作周期，输入输出地址，梯形图
今天微电子技术与计算机自动控制技术的交叉飞速发展，推动了电工新技术应用迅速推广。THJDQG-1型生产线是天煌教仪为职业教育培训研制的通用性模拟生产线设备，可以满足实训教学或技能竞赛需求，由上料皮带输送线、搬运机械手、分类仓储和PLC等组成，它在接近工业生产制造现场的基础上又针对教学实验实训进行了专门设计，强化了机电一体化的安装与调试能力，适合机电一体化、电气自动化等相关专业的教学、培训和竞赛，并且是多省维修电工职工技术运动会考核设备。我院2010年采购2台此设备，有幸参与河南省第三届职工竞赛，经过与同事反复交流探讨以及近几年电工类学生PLC实训发现，搬运机械手模块在PLC梯形图设计中较为典型，企业用到的机械手看起来较复杂，其实质原理相同，仅仅多增加一些动作环节，通过对搬运机械手模块PLC梯形图的反复练习，可以迅速掌握PLC设计方法，快速培养可持续发展的机电一体化高技能人才。
图1是搬运机械手模块，能将工件由上料皮带输送线搬运到分类仓储处，由气动手爪、导杆气缸、旋转气缸、单线圈二位电磁阀等组成。
图1 搬运机械手模块
下降/上升、逆时针旋转/顺时针旋转和夹紧/放松分别由三个单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电分别执行下降、逆时针旋转和夹紧动作，线圈断电时分别执行上升、顺时针旋转和放松动作，设备装有上/下限位和左/右限位和夹紧限位磁性开关。主要完成下列动作：气动机械手手臂下降，气动手爪夹紧物料，机械手手臂上升，手臂旋转到位，手臂下降，手爪松开将物料放入运料小车，机械手手臂上升，机械手返回原位，等待下一个物料到位，重复上面的动作。工作过程如图2所示，有八个动作，即为：
图2 工作过程示意图
中间没有按下停止按钮，那么，接着上述过程重复执行；中间按下停止按钮，仅执行一个周期，需重新按下启动按钮，才能从新执行上述动作。
首先 完成输入输出地址的分配
采用三菱FX2N系列PLC，地址分配如表1所示。
其次 完成PLC外部接线图设计
如图3所示：
图3 PLC外部接线图
最后 根据动作过程编写梯形图
鉴于目前PLC应用广泛，但在梯形图编写过程中时常感到无法下手的困惑，我们将采取三个不同方法编写机械手程序，以更好的进行PLC梯形图快速设计。
1.使用基本指令编写
分清动作过程，完善定位条件，从复的动作过程分开编写、统一输出，按动作顺序依次编写。基本指令看似比较简单，但逻辑性特别强，逻辑关系只要错一步，动作就很难保证实现。因为机械手有很多重复环节，例如经过两次下降和上升，其限位条件是共用的，不能简单直接就进行输出继电器线圈输出，这样容易忽略条件或导致双线圈现象。
下降到下限位1B2后进行夹紧和放松，只考虑1B2（X13）一个条件，不能正确识别出是夹紧还是放松，需要判断出是在上料皮带输送线上方还是在分类仓储上方，可以通过顺时针限位2B1（X14）和逆时针限位2B2（X15）来完成。因输出为单线圈电磁阀，可以直接通过置位SET和复位RST实现。
上升到上限位1B1后进行顺时针旋转和逆时针旋转，同样，只考虑1B1一个条件，也不能正确识别出是顺时针旋转还是逆时针旋转，也需要判断出是在上料皮带输送线上方还是在分类仓储上方，通过顺时针限位2B1（X14）和逆时针限位2B2（X15）来完成，还可以通过是否取到工件来判断完成。
按下启动按钮SB1（X2）和逆时针旋转到2B2（X15）后需进行下降，夹紧和放松后需进行上升，因两次下降和上升，如果直接编写，很容易产生双线圈和逻辑混乱现象，可使用辅助继电器分开独立编写动作，最后合并输出统一驱动输出继电器线圈，或合并条件直接输出。
2.使用步进指令编写
格式性较强，逻辑性一般，因为只执行当前程序步，转移切换也在当前步进行，只要满足一般的限位切换条件即可实现。
3.使用移位指令编写
与步进指令类似，格式性较强，逻辑性一般，因为当前位与限位条件共同构成切换条件，尽管限位条件反复满足，辅助继电器只有当前位接通，输出继电器通过直接由当前辅助继电器分别输出。
按照接线图完成PLC与模块之间的接线，认真检查，确保正确无误。通过计算机编辑梯形图，进行转换，通过 SC-09通讯编程电缆将下载程序至PLC中，进行机械手程序调试，通过监控观察触点、线圈动作情况。经过模拟调试、反复编写，可以快速提高PLC梯形图设计。■
参考文献
[1] FX1S1N2N2NC 编程手册. 2004
[2] THJDQG-1型光机电气一体化控制实训系统实训指导书.天煌教仪. 2010