⑤若此时工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到位，碰到下限开关，下降电磁阀断电，停止下降。
⑥同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。
⑦放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到位时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，停止上升。
⑧同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到位时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，停止左移。至此，机械手经过了八步完成了一个周期的动作。
自动手动单周期上升下降控制方式选择原点指示灯左移右移电源指示灯电源启动急停停止步进连续夹紧手动控制操作放松自动控制操作
图2-3控制盘面板布置图
机械手的操作方式分为手动操作和自动操作方式。自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作的方式。
①手动操作方式
手动操作当时是用按钮实现对机械手的每一步运动单独进行控制。比如，当选择上/下运动时，分别由上升/下降按钮控制。当选择左/右运动时，分别由左移/右移按钮控制。当选择夹紧/放松运动时，分别由夹紧/放松按钮控制。
②自动操作方式
单步操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。
单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后就停止。
连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮， 机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。在工作工程中，如按停止按钮，则机械手将继续完成此周期的动作，回到原点后自动停止。
图2-3所示是可编程控制器控制面板布置图。由工作方式选择开关。根据不同的工作方式，包括手动/自动方式选择、手动方式的操作按钮、自动方式中的三种操作方式选
择和操作按钮。另外，面板上还应该设置电源供给按钮、紧急停车按钮、电源指示灯以及机械手原点指示灯。
2.3 机械手PLC控制的硬件设计
西门子的SIMATIC S7-200系列PLC是一类小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、检测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，还是相连成网络都能实现复杂的控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价比。S7-200系列的出色表现在以下几个方面。极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯功能以及丰富的扩展模块。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大的功能。适用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。运用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，橡胶化工机械，电梯控制等等。所以本课题的机械手控制系统的PLC选用西门子S7-200类型。
2.3.1 PLC的选型
西门子226CPU集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连续7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。它有13K字节程序和数据存储空间，6个独立的30kHZ高速计数器，2路独立的20kHZ高速脉冲输出，具有PID控制器，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块化扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可以完全适应于一些复杂的中小型控制系统。再考虑冗余的设计要求，I/O点需要10％的冗余量。
通过对系统的分析，该机械手控制共有18个输入点和6个输出点。根据PLC选型I/O点数和存储器容量要有一定的冗余量以及通信功能较强的要求，本课题控制主机类型选择德国西门子公司的S7-200 CPU226。
表2-1 S7-200CPU226的主要参数
输入点数 24 输出点数 16 扩展模拟量 35-248 存储空间 13K 最大负载电流 1000mA
综上可知，CPU226的I/O点充足并且还有冗余，最大负载电流为1000mA以及其它功能均能满足本机械手控制系统需要，故该控制系统不必添加扩展模块。其主要参数如表2-1所示，形状图如图2-5所示。
图2-5 西门子公司S7-200的形状图
2.3.2 输入/输出端子地址分配
机械手控制系统共用了18个输入量和6个输出量。其中I/O具体分配如表2-2。
表2-2输入输出分配表
输入点 端子编号 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 作用 自动方式下启动 下限位开关 上限位开关 右限位开关 左限位开关 工件检测开关 自动方式下停止 手动/自动选择开关 自动方式下步进操作 自动方式下单周期操作 自动方式下连续操作 手动上升操作 手动下降操作 端子编号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 输出点 作用 电磁阀下降线圈 电磁阀上升线圈 电磁阀左移线圈 电磁阀右移线圈 夹紧电磁阀线圈 机械手原点指示
输入点 端子编号 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 作用 手动右移操作 手动左移操作 手动夹紧操作 手动放松操作 急停按钮 端子编号 输出点 作用 2.3.3 电气元件的选择
(1) 按钮的选择
按钮的选择原则：①根据使用场合，选择控制按钮的种类，如开启式，防水式，紧急式等；②根据用途，选用合适的型式，如钥匙式，紧急式，带灯式等；③按控制回路的要求，确定不同的按钮数，如单钮，双钮，三扭，多钮等；④按工作状态指示和工作情况的要求选择按钮及指示灯的颜色。
按钮的参数：一般规格为交流500V，允许持续电流为5A，红色按钮表示停止按钮，绿色按钮表示启动，为了区别按钮的颜色，按钮的选择为LA25-D,指带指示灯的按钮,额定电压为24V。
(2) 行程开关的选择
行程开关的分类：直动式，滚动式和微动式三种。直动式行程开关的优点是结构简单，成本低，但容易烧蚀触头。滚动式行程开关克服了直动式行程开关的缺点，但其结构复杂，价格也较贵，所以选择微动式行程开关，体积小，动作灵敏，适用于小型机构中使用。即型号为：LX32-4S
(3) 接近开关的选择
接近开关是一种对接近它的物体有“感知”能力的元件-位移传感器，利用传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通断的目的，当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。在设计中，接近开关SQ1-SQ4分别机械手上下左右运动的定位。
接近开关分为霍尔接近开关，超声波接近开关，高频振荡接近开关。其中霍尔接近开关用于检测磁场，一般用磁场钢作为被检测体。超声波接近开关适用检测不能或不可
触及的目标，其控制功能不受声、电、光等因素的干扰，检测物体可以是固体、液体、或粉末状态的物体，只要能反射波用的电子装置及调节检测范围用的程控桥式开关等几部分组成，高频振荡式接近开关用于检测各种金属，主要由高频振荡器，集成电路晶体管放大器和输出器三部分组成。
接近开关的产品种类十分丰富，常用的国产开关由LJ,3SG和LX18等。LJ5系列接近开关采用磁振荡原理，用来检测金属物体的存在。它采用国际统一的外形及安装尺寸，圆柱螺纹安装，外壳防护等级为IP65，允许周围温度范围为-25℃~-30℃。同一产品适用电压范围为AC30~200V,DC10~30V（二线型）和（三线型），开关寿命可达3000万次以上，接近开关类型即为：LJ5A-10/330
(4) 转换开关的选择
转换开关是一种多档位，多触点，能够控制多回路的主令电器，可以用于控制小容量电动机的启动、转向、调速、正反转控制等，常用的万能转换开关有LW2、LW5、LW6、LW8等系列，在此设计中机械手操作方式有手动，单周期，连续。所以选LW5系列的万能转换开关比较使用。
(5) 刀开关的选择
刀开关是一种手动电器，为了简单，方便，选择HD型单投刀开关，分为1级，2级，3级，其型号为HD13B-200/3
(6) 时间继电器的选择
时间继电器在控制电路中用于时间的控制，有JS23，JS27A,JS27A,JSK,7PR,SS-18等系列的时间继电器。经过调查对比，JS27系列时间继电器是国内厂家90年代针对重电控行业特点开发的产品，适用于交流50HZ，电压至380V。直流电压至220V的电路中，控制延时通断，能在起重机工作振动和户外等工作，复合设计的要求，即时间继电器型号为JS27A
(7) 接触器的选择
接触器的选择原则：①根据敷在性质选择接触器类别，一般交流负载选择交流接触器，直流负载选择直流接触器；②根据被控电路电流大小和使用类别选择接触器的额定电流；③根据被控电路电压等级来选择接触器的额定电压；④根据控制电路的电压等级