基于PLC的机械手控制系统设计_王月芹

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1、2011年第9期液压与气动41基于PLC的机械手控制系统设计王月芹ControlsystemdesignofthemanipulatorbasedonPLCWANGYue-qin(苏州工业职业技术学院，江苏苏州215104)摘要:该文以自动生产线中四自由度旋转机械手为研究对象，论述了一种基于PLC控制的气动机械手的结构功能、控制原理，并介绍基于FX2N-48MRPLC控制机械手的控制过程。关键词:气动机械手;PLC控制;设计中图分类号:TH138文献标识码:B文

2、章编号:1000-4858(2011)09-0041-03引言控的电磁阀完成;机械手旋转是由直流步进电机驱动，机械手是一种能自动定位控制并可重新编程改变传送小车的驱动是由交流步进电机完成。因此机械手的多功能机器。它有多个自由度，可用来搬运工件以的升降、伸缩及抓取分别由3个气缸完成，进退与旋转完成在各个不同环境中工作。它可代替人的繁重劳动由2个电机完成。整个机械手的控制，是通过向系统以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作提供符合要求的开关信号来实现的。系统的硬件主要以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电由电气动驱动系统和PLC控制系统组成，软

3、件系统主子、轻工和原子能等部门。机械手通常用作机床或其要通过PLC的编程实现。其气动系统原理图见图2。他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件。机械手系统最核心的部分是执行系统和控制系统，其执行机构一般由液压、气动或电机来完成。这里我们介绍基于FX系列的PLC来实现对自动生产线中四自由度旋转机械手的控制。1系统的组成及其工作过程图1旋转机械手结构如图1所示，自动生产线中四自由度旋转机械手是由传送小车与三轴旋转机械手装置组成。它能完成进退、旋转、伸缩、升降动作。传送小车与传输轨道组成，采用有轨运行方式，作为各站的传送枢纽，三轴旋转机械手具有多

4、工位旋转可伸缩可升降特点，通过中央控制系统进行有效合理的任务调度，也可单独进行手动调度。小车直线运行，能准确停到各工作站点，同图2旋转机械手气动原理图时能对停靠各站进行上、下工件的取放操作;设有硬件本机械手功能是将一边的工件搬到另一边，如将急停功能确保系统设备安全。四自由度旋转机械手的一条生产线的工件搬到另一条生产线，或将一个工作执行机构是由气动与电机来完成。四自由度旋转机械站的工件搬到另一个工作站，工作顺序为:(上电)→手终端是1个气动夹爪，可以实现抓和放的动作，由1复位→(启动)→前进到工作站点1→顺时针旋转的个双作用气缸和1个双电控电磁阀来完成控制;气

5、动90°→伸出→下降→抓工件→上升→缩回→逆时针旋夹爪安装在1个水平方向的双作用气缸上，能实现伸出和缩回动作，方向的控制由1个双电控的电磁阀来收稿日期:2011-02-21完成;水平方向的气缸又安装在1个垂直方向的升降作者简介:王月芹(1974—)，女，江苏泰州人，讲师，硕士，主气缸上，能实现上升和下降动作，垂直气缸由1个单电要从事机电一体化和自动控制方面的研究和教学工作。42液压与气动2011年第9期转的90°→前进到工作站点2→逆时针旋转的90°→伸这时为了

6、避免悬臂梁过长而造成干涉或者机械的笨重。出→下降→放工件→上升→缩回→顺时针旋转的90°传送小车的进退及机械手臂的旋转不是由气动元→后退到原点→循环。件驱动而是由步进电机驱动的。步进电机是一种将电2系统的PLC控制设计脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到根据系统控制信号的数量，本系统选用FX2N-一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动48MR型可编程控制器。可以结合实际的工程要求在一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定工作现场调整控制程序，实现机械手的不同动作，实现的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控了机械手柔性化设计

7、。制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过2．1机械手系统与PLC的I/O表(见表1)控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而表1机械手系统与PLC的I/O表达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特输入输出种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，PLCPLC电磁换向阀广泛应用于各种开环控制。PLC控制步进的控制指令传感器输入点输出点与继电器［DPLRD1D2D3Y0］。PLSR指令是脉冲输出X0B1(机械手原点位)Y0臂脉冲指令。针对指定的最高频率，进行定加速，在达到所指X1B2(工作站1位置)Y1车脉冲定的输出脉冲数后，进行

8、定减速。指令中由D1设定X2B3(工作站1位置)Y2