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图3-1 PLC 的组成框图
外部开关信号、模拟信号以及各种传感器检测信号作为PLC的输入变量，它们经PLC的输入端子进入PLC的输入存储器，收集和暂存被控对象实际运行的状态信号和数据；经PLC内部运算与处理后，按被控对象实际动作要求产生输出结果；输出结果送到输出端子作为输出变量，驱动执行机构。PLC的各个部分协调一致地实现对现场设备的控制。 PLC输入输出接口的安全保护
当输出口连接电感类设备时，为了防止电路关断时刻产生高压对输入、输出口造成破坏，应在感性元件两端加保护元件。对于直流电源，应并接续流二极管，对于交流电路应并接阻容电路。阻容电路中电阻可取51～120Ω，电容取0.1～0.47μF，电容的额定电压应大于电源的峰值电压。续流二极管可选1A的管子，其额定电压应大于电源电压的3倍。下图为输入输出口的保护环节示意图。
图3-2 输入输出口的保护
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第四章 控制系统设计
4.1 控制系统硬件设计
机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来，在手动方式时可以通过手动按钮来实现，其控制面板如下图。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到右上角位置待命。当旋钮打向连续时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。
图4-1 控制面板示意图
4.1.1 PLC梯形图中的编程元件
设计选用FX2N－64MT，其输入继电器（X）32点，输出继电器(Y)32点，辅助继电器(M)3000点，状态继电器(S)1000点，定时器(T)256点，计数器(C)，数据寄存器(D)等。
特殊辅助继电器
M8000——运行监控（PLC运行时自动接通，停止时断开）； M8002——初始脉冲（仅在PLC运行开始时接通一个扫描周期）； M8005——PLC后备锂电池电压过低时接通；
M8011——10ms时钟脉冲； M8012——100ms时钟脉冲；
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M8013——1s时钟脉冲； M8014——1min时钟脉冲。
4.1.2 PLC的I/O分配
根据机械手动作的要求，输入、输出分配如表所示。
表4-1 PLC输入/输出分配表
输入信号 输出信号 手动 SA X0 YA0 Y0 上升/下降回原位 SA X1 YA1 Y1 步进电机 连续 SA X2 YA2 Y2 回原位 SB1 X3 YA3 Y3 前进/后退启动 SB2 X4 YA4 Y4 步进电机 停止 SB3 X5 YA5 Y5 下降 SB4 X6 夹紧 YA6 Y6 上升 SB5 X7 手顺转 YA7 Y7 夹紧 SB6 X10 手逆转 YA8 Y10 松开 SB7 X11 底盘顺转 YA9 Y11 手顺转 SB8 X12 底盘逆转 YA10 Y12 手逆转 SB9 X13 底盘顺转 SB10 X14 底盘逆转 SB11 X15 下限位 SQ1 X16 上限位 SQ2 X17 前限位 SQ3 X20 后限位 SQ4 X21 底盘顺限位 SQ5 X22 底盘逆限位 SQ6 X23
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手顺限位 手逆限位 底旋转脉冲 前行 后退 SQ7 SQ8 SB12 SB13 X24 X25 X26 X30 X31 4.1.3 机械手控制系统的外部接线图 PLC外部电气接线图如下图4-2
图4-2 PLC外部电气接线图
4.2 控制系统软件设计
机械手控制系统软件设计的程序总体结构如图，分为公用、自动、手动程序和回原位程序等四部分。其自动程序包括单步、连续运动程序，因工作顺序相同所以可将它们和编在一起。CJ（FNC00）是条件跳转应用指令，指针标号PX是其操作数。该指令由于某种条件下跳过CJ指令和指针标号之间的程序，从指针
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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“连续”方式，则只执行公用程序和自动程序
图4-3 程序总的结构图
4.2.1 公用程序
公用程序如图4-4，简要说明如下：当Y6置位（电磁阀松开）、后限位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。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，连续工作方式做好准备。如果M0为OFF，M10被复位，系统不能进入连续工作方式。指令ZRST是成批复位应用指令，以防止系统从自动方式转换手动方式，再返回自动方式时出现两种不同的活动步。
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