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ELECTRONICS WORLD・探索与观察
基于PLC的组态系统设计是职业院校电气自动化技术专业学生需要掌握的一项专业技能。通过机械手案例组态画面设计的教学案例学习，以提高学生的工程应用能力。
1.案例介绍
在工业自动化生产过程中，常常需要用机械手完成工作的取放，自动化流水线上的自动搬运机械手，将左工作台上的工件搬到右工作台上。
机械手的动力传动由气缸驱动，气缸由双线圈或单线圈电磁阀控制。机械手上升/下降，左移/右移动作使用双线圈电磁阀控制，即一个方向的驱动线圈失电时气缸能保持在原位置上，只有反方向的驱动线圈得电，气缸才能反方向运动。机械手爪夹紧/放松动作使用单线圈电磁阀控制，即线圈得电时手爪夹紧，失电时手爪放松。PLC根据机械手的动作顺序控制不同的电磁阀线圈得电/失电来完成机械手的不同动作，组态画面显示机械手的动作状态。 串口转can2.案例控制要求
本控制系统中有手动和自动控制功能，当手动/自动转换开关打到手动模式位置时，按下相应的手动操作按钮，可实现上升/下降、左移/右移、夹紧/放松的手动控制。同时，“手动”状态指示灯亮，动作时，相应的动作指示灯亮，当机械手处于原点时，将手动/自动转换开关打到自动位置时，“自动”状态指示灯亮，进入自动工作状态，手动按钮无效。
机械手自动模式动作过程：将机械手的原点（即原始状态）定为左位、高位、放松状态。在原始状态下，检测到左工作台上有工件时，机械手下降到低位，夹紧工件，上升到高位，右移到右位。在右工作台上无工件时，机械手下降到低位，放松，然后上升到高位，左移回原位。
3.组态数据对象的定义
在数据词典中新建11个I/O离散变量，分别为：启动按钮、停止按钮、左行、右行、上行、下行，左极限、右极限、上极限、下极限、夹紧，10个变量的寄存器地址需要和PLC程序统一。再新建3个用于机械手各部件动画效果的内存整数变量，分别为：水平移动、垂直移动、旋转。
4.组态画面设计与制作
用组态工具箱中多边形工具绘制机械手爪，因机械手爪左右两个是对称的，故只需绘制一个，复制一个再水平翻转。用组态工具箱中圆角矩形工具绘制机械手的其它部件。
左限位的动画连接设计：用圆角矩形工具画一适当大小的矩形，双击该矩形进行填充属性的连接，表达式：左限位；刷属性：0—红，1—绿，其它三个限位的设计方法同理。
水平气缸部件的动画连接设计：水平移动连接，表达式：\\本站点\水平移动，具体设置如图1所示。
移动矩离对应值
向左120最左边40
向右0最右边0
图1
垂直气缸部件的动画连接设计：垂直气缸部件动画既有水平移动又有垂直移动，其中水平移动的设计和水平气缸一样。垂直移动连接，表达式：\\本站点\垂直移动，具体设置如图2所示。
移动矩离对应值
向上0最上边0
向下70最下边30
抽水控制器
图2
移动距离的大小与机械手各部件移动的实际位置大小有关，对应值的大小与移动的速度及步距有关，两者的数据大小需要准确的测试和调整。
机械手爪部件的动画连接设计：机械手爪部件动画除了有水平移动和垂直移动外，还有旋转动画，其中水平移动、垂直移动的设计和垂直气缸一样。旋转连接需要先确定图素的旋转中心，方法：选中左边的机械手爪，最点击编辑选项卡中的旋转向导，确定旋转的中心位置为机械手爪和垂直气缸连接的端点位置。表达式：\\本站点\旋转，具体设置如图3所示。
最大逆时针方向对应角度20对应值10
空气源热泵热水系统最大顺时针方向对应角度0对应值0
图3
右边的机械手爪的设置方法一样，但要注意旋转的方向相反。
5.命令语言
水平移动和垂直移动的命令语言采用应用程序命令语言来编写，运行时每100毫秒执行一次，所以需要将默认的3000改为100.
if(\\本站点\下行==1){\\本站点\垂直移动=\\本站点\垂直移动+1;}
if(\\本站点\上行==1){\\本站点\垂直移动=\\本站点\垂直移动-1;}
if(\\本站点\左行==1){\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动+1;}
if(\\本站点\右行==1){\\本站点\水平移动=\\本站点\水平移动-1;}
旋转的命令语言采用事件命令来编写，因为机械手爪有夹紧和放松两个方向的运动，需要新建两个事件命令语言。
1）事件描述：\\本站点\夹紧==1存在时每100毫秒执行一次命令。泥土样本
if(\\本站点\旋转<10){\\本站点\旋转=\\本站点\旋转+1;}
2）事件描述：\\本站点\夹紧==0存在时每100毫秒执行一次命令。
冷凝器设计if(\\本站点\旋转>0){\\本站点\旋转=\\本站点\旋转-1;}
6.结束语
本文通过对机械手控制组态案例任务和要求的分析、组态画面制作、部件动画连接的设计、应用程序命令语言的编写等方面，有助于将机械手组态案例应用于课堂教学，使教学案例项目更接近于工业实际应用。防化手套
项目来源：台州职业技术学院2017年度校级课题。
项目名称：自动生产线实训项目的教学探索与研究（2017YB04）。
