具有多种工作方式的控制系统的编程方法

一、机械手的控制要求
下图表示某生产车间采用气缸控制的搬运机械手，其任务是将左工作台的工件搬运到右工作台。机械手的工作方式可分为手动、单步、单周期、连续和回原点 5 种。

图 搬运机械手结构示意图

1 ．机械手的工作方式
手动运行：用各自的按钮使各个负载单独接通或断开的方式。
回原点运行：该方式下按回原点按钮时，机械自动向原点回归。
单步运行：按一次起动按钮，前进一个工步（或工序）。
单周期运行：在原点位置按起动按钮，自动运行一个周期后再在原点停止。在中途按停止按钮时就停止运行，再按起动按钮，从断点处开始运行，完成之后回到原点自动停止。
连续运行：在原点位置按起动按钮，开始连续的反复运行。若中途按停止按钮，动作将继续到原点为止才停。
操作面板的布置如下图所示。

图 机械手操作盘示意图

二、机械手 I/O 分配
根据控制要求，共需要 19 个输入点、 6 个输出点。选用 FX 1N -40MR 的 plc 时， I/O 分配如下表所示。

表 I/O 分配

三、程序设计
初始化指令 IST 指令专门用来设置具有多种工作方式的控制系统，其格式如下图所示，图中的源操作数 [S] 指定与工作方式有关的输入继电器的起始输入，它实际上指定从 X10 开始的 8 个输入继电器具有以下意义：
X10 ：手动；
X11 ：回原点；
X12 ：单步运行；
X13 ：单周期运行（半自动）；
X14 ：连续运行（全自动）；
X15 ：回原点起动；
X16 ：自动操作起动；
X17 ：停止。
目标操作数 [D1] 指定自动操作模式中，使用状态器的最小序号；目标操作数 [D2] 指定自动操作模式中，使用状态器的最大序号。因此该例自动操作模式所使用的状态器为 S20 到 S27 。

图 初始化指令的格式

IST 指令的执行条件满足时，初始状态继电器 S0 ～ S2 和下列特殊辅助继电器被自动指定为以下功能即使（以后 IST 指令的执行条件变为 OFF ，这些元件的功能仍保持不变。）
S0 ：手动操作的初始状态器，当把工作方式选择开关置于 X10 时， S0 为 ON ，进入手动程序。
S1 ：回原点操作的初始状态器，当把工作方式选择开关置于 X11 时， S1 为 ON ，进入自动回原点程序。
S2 ：自动操作的初始状态器，把工作方式选择开关置于 X12 、 X13 或 X14 时， S2 为 ON ，进入自动程序。
机械手完整的控制程序是由初始化程序、手动程序、自动返回原点程序和自动程序组成的，其步进梯形图如下图所示。

图 机械手步进梯形图（该图是手绘图）

使用 IST 指令后，系统的手动、单周期、单步、连续和回原点这几种工作方式的切换是由系统程序自动完成的，但是必须按照前述的规定，来安排 IST 指令中指定的控制工作方式用的输入继电器 X10 ～ X17 的元件号顺序。
工作方式的切换是通过特殊辅助继电器 M 8040 ～ M8042 实 现的， IST 指令自动驱动 M8040 ～ M8042 。