一、明确系统控制要求

    大小铁球分拣机结构如图6-13所示。M1为传送带电动机，通过传送带驱动机械手臂左向或右向移动；M2为电磁铁升降电动机，用于驱动电磁铁YA上移或下移；SQ1、SQ4、SQ5分别为混装球箱、小球球箱、大球球箱的定位开关，当机械手臂移到某球箱上方时，相应的定位开关闭合；SQ6为接近开关，当铁球靠近时开关闭合，表示电磁铁下方有球存在。

    大小铁球分拣机控制要求及工作过程如下：

    ①分拣机要从混装球箱中将大小球分拣出来，并将小球放入小球箱内，大球放人大球箱内。

    ②分拣机的初始状态（原点条件）是机械手臂应停在混装球箱上方，SQ1、SQ3均闭合。

    ③在工作时，若SQ6闭合，则电动机M2驱动电磁铁下移，2s后，给电磁铁通电从混装球箱中吸引铁球，若此时SQ2处于断开，表示吸引的是大球，若SQ2处于闭合，则吸引的是小球，然后电磁铁上移，SQ3闭合后，电动机M1带动机械手臂右移，如果电磁铁吸引的为小球，机械手臂移至SQ4处停止，电磁铁下移，将小球放入小球箱（让电磁铁失电），而后电磁铁上移，机械手臂回归原位，如果电磁铁吸引的是大球，机械手臂移至SQ5处停止，电磁铁下移，将小球放人大球箱，而后电磁铁上移，机械手臂回归原位。

    图6-13    大小铁球分拣机的结构

    二、确定输入／输出设备并分配合适的PLC I／O端子

    大小铁球分拣机控制系统用到的输入／输出设备和对应的PLC端子见表6-3。

    表6-3    大小铁球分拣机控制采用的输入／输出设备和对应的PLC端子

输入
输入设备	对应端子	功能说明
SB1	0. 00	启动控制
SQ1	0. 01	混装球箱定位
SQ2	0. 02	电磁铁下限位
SQ3	0. 03	电磁铁上限位
SQ4	0. 04	小球球箱定位
SQ5	0. 05	大球球箱定位
SQ6	0. 06	铁球检测
输出
输出设备	对应端子	功能说明
HL	100.00	工作指示
KM1线圈	100.01	电磁铁上升控制
KM2线圈	100.02	电磁铁下降控制
KM3线圈	100.03	机械手臂左移控制
KM4线圈	100.04	机械手臂右移控制
KM5线圈	100.05	电磁铁吸合控制

    三、绘制PLC控制线路图

    图6-14为大小铁球分拣机的PLC控制线路图。

    四、编写PLC控制程序

    (1)绘制状态转移图

    分拣机拣球时抓的可能为大球，也可能为小球，若抓的为大球时则执行抓取大球控制，若抓的为小球则执行抓取小球控制，这是一种选择性控制，编程时应采用选择性分支方式。

    图6-14    大小铁球分拣机的PLC控制线路图

    图6-15为大小铁球分拣机控制的状态转移图。

    图6-15    大小铁球分拣机控制的状态转移图

    (2)绘制梯形图

    启动CX-编程软件，根据如图6-15所示的状态转移图编写梯形图，编写完成的梯形图如图6-16所示。

    图6-16    大小铁球分拣机控制的梯形图

    五详解硬件线路和梯形图的工作原理

    下面结合图6-13分拣机结构图、图6-14控制线路图和图6-16梯形图来说明分拣机的工作原理。

    (1)检测原点条件

    图6-16梯形图中的[0]程序用来检测分拣机是否满足原点条件。分拣机的原点条件有：①机械手臂停止混装球箱上方（会使定位开关SQ1闭合，[0]0.01常开触点闭合）；②电磁铁处于上限位位置（会使上限位开关SQ3闭合，[0] 0.03常开触点闭合）；③电磁铁未通电（Q0.5线圈失电，电磁铁也无供电，[0] Q0.5常闭触点闭合）；④有铁球处于电磁铁正下方（会使铁球检测开关SQ6闭合，[0] 0.06常开触点闭合）。这4点都满足后，[0] 100. 00线圈得电，[8] 100.00常开触点闭合，同时100. 00端子的内硬触点接通，指示灯HL亮，HL不亮，说明原点条件不满足。

    (2)工作过程

    当PLC上电启动时，A200. 11触点会接通一个扫描周期，执行“SNXT W0. 00”指令，转移启动W0. 01步程序。

    当按下启动按钮SB1时→[8]0.00常开触点闭合→由于100. 00触点闭合，故执行“SNXT W0. 01”指令，转移启动W0. 01步程序→[12]P_On触点闭合→[12]100. 02线圈得电，通过接触器KM2使电动机M2驱动电磁铁下移，与此同时，定时器T0000开始2s计时→2s后，[12]两个T0000常开触点均闭合，若下限位开关SQ2处于闭合，表明电磁铁接触为小球，[12] 0.02常开触点闭合，[12]0.02常闭触点断开，执行“SNXT W0. 02”指令，转移启动W0. 02步程序，开始抓小球控制程序，若下限位开关SQ2处于断开，表明电磁铁接触为大球，[12] 0.02常开触点断开，[12] 0.02常闭触点闭合，执行“SNXTW0. 05”指令，转移启动W0. 05步程序，开始抓大球控制程序。

    ①小球抓取控制（W0. 02～W0. 04步程序）。W0. 02步程序被启动后→[24] P_On触点闭合→100.05线圈被置位，通过KM5使电磁铁通电抓住小球，同时定时器T0001开始1s计时→1s后，[24] T0001常开触点闭合，执行“SNXT W0. 03”指令，转移启动W0. 03步程序→[30] P_On触点闭合→100. 01线圈得电，通过KM1使电动机M2驱动电磁铁上升→当电磁铁上升到位后，上限位开关QS3闭合，[30] 0.03常开触点闭合，执行“SNXT W0. 04”指令，转移启动W0. 04步程序→[35] P_On触点闭合→100. 04线圈得电，通过KM4使电动机M1驱动机械手臂右移→当机械手臂移到小球箱上方时，小球箱定位开关SQ4闭合→[35]0.04常闭触点断开，100.04线圈失电，机械手臂停止移动，同时[35]0.04常开触点闭合，执行“SNXT W0.08”指令，转移启动W0. 08步程序，开始放球控制。

    ②放球并返回控制（W0. 08～W0. 11步程序）。W0. 08步程序启动后→[62] P_On触点闭合，100. 02线圈得电，通过KM2使电动机M2驱动电磁铁下降，当下降到位后，下限位开关SQ2闭合→[62]0.02常开触点闭合，执行“SNXT W0.09”指令，转移启动W0. 09步程序→[67] P_On触点闭合→100.05线圈被复位，电磁铁失电，将球放入球箱，与此同时，定时器T0002开始1s计时→1s后，[67] T0002常开触点闭合，执行“SNXT W0. 10”指令，转移启动W0. 10步程序→[73] P_On触点闭合，100. 01线圈得电，通过KM1使电动机M2驱动电磁铁上升→当电磁铁上升到位后，上限位开关SQ3闭合，[73] 0. 03常开触点闭合，执行“SNXT W0. 11”指令，转移启动W0. 11步程序→[78] P_On触点闭合，100. 03线圈得电，通过KM3使电动机M1驱动机械手臂左移→当机械手臂移到混装球箱上方时，混装球箱定位开关SQ1闭合→[78]0.01常闭触点断开，100. 03线圈失电，电动机M1停转，机械手臂停止移动，与此同时，[78]0.01常开触点闭合，执行“SNXTW0. 00”指令，转移启动W0. 00步程序→[8]P_On触点闭合，若按下启动按钮SB1，则开始下一次抓球过程。

   ③大球抓取过程（W0. 05～W0. 07步程序）。W0. 05步程序启动后→[43] P_On触点闭合，100. 05线圈被置位，通过KM5使电磁铁通电抓取大球，同时定时器T0001开始1s计时→1s后，[43] T0001常开触点闭合，执行“SNXT W0. 06”指令，转移启动W0. 06步程序→[49] P_On触点闭合，100. 01线圈得电，通过KM1使电动机M2驱动电磁铁上升→当电磁铁上升到位后，上限位开关SQ3闭合，[49]0.03常开触点闭合，执行“SNXTW0. 07”指令，转移启动W0. 07步程序→[54]P_On触点闭合，100. 04线圈得电，通过KM4使电动机M1驱动机械手臂右移→当机械手臂移到大球箱上方时，大球箱定位开关SQ5闭合→[54]0.05常闭触点断开，100. 04线圈失电，机械手臂停止右移，同时[54]0. 05常开触点闭合，执行“SNXT W0.08”指令，转移启动W0. 08步程序，开始放球过程。

    大球的放球与返回控制过程与小球完全一样，不再叙述。