江蘇大學(xué)plc與機(jī)械手

1、 工業(yè)機(jī)器人小論文 班級(jí)： 機(jī)械卓越1001 姓名： 魏延賓 學(xué)號(hào)： 任課老師： 鄭剛 2013年10月摘要：機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)工藝中采用繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此故障多，維修困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，不僅加大了成本，而且影響設(shè)備的工效。采用PLC控制使接線簡(jiǎn)化，安裝方便，而且保證運(yùn)行的可靠性，減少維修量，提高了工效。關(guān)鍵詞：可編程控制器；繼電器；機(jī)械手；MPS1機(jī)械手工作原理11機(jī)械手動(dòng)作原理及示意圖機(jī)械手動(dòng)作示意圖如圖1所示。其全部動(dòng)作由汽缸驅(qū)動(dòng)，而汽缸又由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升下降和左移右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；下降電

2、磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手下降停止。只有上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上升；上升電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手上升停止。同樣，左移右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松夾緊由一個(gè)單線圈(稱為夾緊電磁閥)控制。該線圈通電，機(jī)械手夾緊；該線圈斷電，機(jī)械手放松。當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí)，為確保安全，必須在右工作臺(tái)上無(wú)工作時(shí)才允許機(jī)械手下降。也就是說(shuō)，若上一次搬運(yùn)到右工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí)，機(jī)械手自動(dòng)停止下降。12機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程如圖2所示。從原點(diǎn)開(kāi)始按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，下降電磁閥通電，機(jī)械手開(kāi)始下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊，夾緊后，

3、上升電磁閥開(kāi)始通電，機(jī)械手上升；上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移，右移到位時(shí)，碰到右移極限位開(kāi)關(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止。此時(shí)，右工作臺(tái)上無(wú)工作，則光電開(kāi)關(guān)接通，下降電磁閥接通，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)碰到下限位開(kāi)關(guān)下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松，放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升，上升到極限時(shí)碰到極限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移；左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左極限開(kāi)關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)八步動(dòng)作完成一個(gè)循環(huán)。 13機(jī)械手操作方式機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)

4、操作方式。自動(dòng)操作方式又分為單步、單周期和連續(xù)操作方式。手動(dòng)操作：就是用按鈕操作，對(duì)機(jī)械手的每一種運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。例如：當(dāng)選擇上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械上升；按下停止按鈕，機(jī)械手下降。當(dāng)選擇左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手左移；按下停止按鈕，機(jī)械手右移。當(dāng)選擇夾緊放松運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手夾緊；按下停止按鈕，機(jī)械手放松。單步操作：每按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手動(dòng)作停止。重新啟動(dòng)時(shí)需用手動(dòng)操作方式將機(jī)械手移回到原點(diǎn)，然后按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手又開(kāi)始重新單

5、周期操作。連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手將自動(dòng)地、連續(xù)地周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手停止工作。重新啟動(dòng)時(shí)，必須用手動(dòng)操作將機(jī)械手移回到原點(diǎn)，然后按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手又開(kāi)始重新連續(xù)工作。在工作中若按下復(fù)位按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。2 三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)三自由度機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)置了手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式。自動(dòng)方式又分為自動(dòng)回原點(diǎn)、單步、單周期、連續(xù)四種工作方式。 圖3：三自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖21硬件設(shè)計(jì)主控制系統(tǒng)選用三菱FX2N系列晶體管輸出型PLC，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選用SH一20403型模塊。機(jī)械手的外部接線圖如圖4

6、所示。 圖4：機(jī)械手外部接線圖機(jī)械手在最上面、最右邊，底盤轉(zhuǎn)至光接近開(kāi)關(guān)X3處且?jiàn)A緊裝置松開(kāi)時(shí)稱系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)。X10為手動(dòng)控制按鈕，按下該按鈕后，可以進(jìn)行按鍵開(kāi)關(guān)X20X27對(duì)應(yīng)的手動(dòng)操作。XllX15分別為自動(dòng)方式中的回原點(diǎn)、單步、單周期和連續(xù)工作方式按鈕，按下其中的某一個(gè)按鈕，再按起動(dòng)按鈕Xo，該工作方式的動(dòng)作就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行。步進(jìn)電機(jī)只有在有脈沖信號(hào)(Y0)和方向信號(hào)(Y2或Y3)輸入時(shí)才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，Y6，Y7選擇將脈沖信號(hào)Yo送至哪個(gè)步進(jìn)電機(jī)。Y5控制送氣電磁閥，實(shí)現(xiàn)夾緊裝置的夾緊與松開(kāi)。Y10，Y11控制底盤直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。22軟件設(shè)計(jì)采用的是PLC梯形圖順序編程的方法，其中以PLSY

7、脈沖輸出指令輸出脈沖，用MOV指令設(shè)定脈沖個(gè)數(shù)，指定脈沖輸出完后，指令執(zhí)行完成標(biāo)志M8029置1。由于PLSY指令只能使用一次，而系統(tǒng)中兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)均需要脈沖輸入，設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)外部繼電器解決了該問(wèn)題。將Y0輸出的脈沖同時(shí)接至兩個(gè)繼電器動(dòng)觸點(diǎn)，兩繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)分別與兩塊步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脈沖輸入端相連，Y6，Y7接到兩繼電器的控制端，這樣就可以通過(guò)Y6，Y7來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖輸入。圖5：自動(dòng)工作方式順序功能圖2.3系統(tǒng)的MPS組態(tài)環(huán)境MPS是為工業(yè)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域服務(wù)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，具有功能完善，操作簡(jiǎn)便，可視性好，可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。圖4為三自由度機(jī)械手系統(tǒng)工作時(shí)的MPS組態(tài)環(huán)境界面，它包括主界面、手動(dòng)工作方式界面和自動(dòng)工作方式界面。圖6：MPS界面結(jié)語(yǔ)：設(shè)計(jì)綜合了計(jì)算機(jī)和PLC的長(zhǎng)處：計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，PLC作為下位機(jī)執(zhí)行可靠有效的分散控制。監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以接受多種由PLC發(fā)出的控制信號(hào)，亦可向PLC發(fā)出各種命令信號(hào)，還可以與PLC之間進(jìn)行各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸?；诮M態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正確，實(shí)現(xiàn)了搬運(yùn)機(jī)械手的自動(dòng)控制，加強(qiáng)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的能力，提高了控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn)1韓建海.工業(yè)機(jī)器人M武漢： 華中科技大學(xué)出版社