PLC 控制的机械手 (泉州华侨大学) 蒋少茵

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1、PLC控制的机械手(泉州华侨大学)蒋少茵Jiang,Shaoyin摘要:本文介绍了ＯＭＲＯＮＣ６０Ｐ可编程控制器对机械手的控制，包括ＰＬＣ和Ｉ／Ｏ的分配图和接线图，应用简洁的移位寄存指令ＳＦＴ即可获得步进电机所需的脉冲序列，以驱动机械手按其工艺流程完成工作。由于ＰＬＣ所具有的灵活性、模块化、易于扩展、及其可靠性等特点，可以根据现场要求，实现机械手的不同工作要求。关键词机械手;步进电机;可编程控制器文章编号：1008-0570（2004）06-0017-02Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＰＬＣｉｓｕｓｅｄｆｏｒｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ．ＩｔｉｎｃｌｕｄｅｓＩ／Ｏｃｉｒｃｕｉｔｄ

2、ｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｇｒａｍｄｅｓｉｇｎ．Ｉｔｏｂｔａｉｎｓｅａｓｉｌｙｔｈｅｐｕｌｓｅｏｆｓｔｅｐ－ｍｏｔｏｒｂｙａｐｐｌｉｎｇｔｈｅｓｉｍｐｌｅｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓａｎｄｐｒｏｇｒａｍ．Ａｎｄｔｈｅｓｔｅｐ－ｍｏｔｏｒｃａｎｄｒｉｖｅｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｉｔ＇ｓｆｌｏｗｉｎｇ－ｐｒｏｇｒａｍｔｏｗｏｒｋ．Ｉｔｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅ、ｍｏｄｅｌ、ｅａｓｉｌｙｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇａｎｄｈｉｇｈｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；ｓｔｅｐ－ｍｏｔｏｒ；ＰＬＣ．机械手是一种能模拟人的手臂的

3、部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置；而可编程控制器（ＰＬＣ）由于其具有的高可靠性、编程方便、易于使用和修改，易于扩展和维护，环境要求低、体积小巧，安装调试方便，在工业控制中有着广泛的应用。根据我们所设计的机械手的驱动部件为步进电机的特点，应用ＰＬＣ移位寄存ＳＦＴ指令可以很方便、灵活地对机械手进行控制。１总体功能简介１．１机械手的结构及运动机械手的结构主要由柱身、绕着柱身作３６０°正、反方向旋转的手臂、手臂的俯仰运动、及手臂末端可以进行抓握、松开的手爪组成。它们均为可正、反转的步进电机驱动，其运动形式根据实际需要而定。如臂上仰→旋转

4、→下俯→抓握→返回→松开，这样一个流程，当然还可以有其他工作流程。１．２ＯＭＲＯＮＣ６０Ｐ功能简介ＯＭＲＯＮＣ６０Ｐ型可编程控制器是日本公司的产品，具有３２个输入点，２８个输出点，我们采用晶体管输出型，最大负载电流０．２Ａ，还有定时器、计数器、内部继电器、数据寄存器等，采用ＶＬＳＩ技术把主要功能集中于一个小小的结构上，用ＲＳ２３２电缆可与通用计算机连接，其价格低廉，工作可靠，是一种经济实用的微型可编程控制器。２机械手工艺流程及ＰＬＣ接线路。２．１工艺流程框图假定机械手末端手爪原处于位置Ａ点，要把Ｂ点处的物品搬到Ａ点，则其工艺流程一般为：启动按钮ＳＢ１压下后，手臂上仰，到位后压

5、下开关ＬＳ３，然后手臂旋转（设右旋）到位后，压下开关ＬＳ２工艺流程转为手臂下俯，到位（即Ｂ点）压下开关ＬＳ４，这时手爪进行抓握动作，同时计时器计时，几秒后，即可靠夹紧。手臂返回（左转），到位后压下开关ＬＳ１，则定位于Ｂ点，手爪松开，延时几秒电机停转，一个工艺流程结束，图１为其工艺流程示意图。２．２ＰＬＣＩ／Ｏ点的分配与接线图由于机械手的三个运动分别由３台三相步进电机驱动（其正、反转分别驱动臂左、右旋转，俯仰，手爪松开、夹紧）故需９个输出点，每３个点分别带动一台电机。由于所选用的ＯＭＲＯＮＣ６０Ｐ的输出电流较小，再经放大电路放大后才能驱动电机运转，ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ分配表和接线图分

6、别如图２、３示。３程序编制３．１步进电机的程序编制机械手的驱动元件是步进电机，因此ＰＬＣ对机械手的控制实际上是对步进电机的控制。而应用ＰＬＣ的移位寄存指令ＳＦＴ即可方便地得到步进电机所需的脉冲序列。ＳＦＴ功能如下：图略，当０２“ＯＮ”时，则对１６通道清零，当０１“ＯＮ”时，开始移位，即数据输入端００的状态进入第１６通道，如００“ＯＮ”即（“１”），则第一个ＣＰ来后，１６００为“１”，随着ＣＰ一个个到来，则数据输入端００的状态“１”从１６００依次移位到１６１５，若０１为“ＯＦＦ”则移位结束。１６通道的状态表略。按步进电机的三相六拍工作方式，参照数据输入端“１”的循环次序，可画出

7、Ａ、Ｂ、Ｃ三相通电的状态表略。可见当１６００，或１６０１，或１６０５为“１”时，Ａ相均为“１”，当１６０１或１６０２或１６０３为“１”时，Ｂ相为“１”，１６０３或１６０４，１６０５为“１”，则对应Ｃ相为“１”，用来控制机械手作俯仰运动的步进电机的梯形图略。第Ｉ部分为脉冲系列梯形图，第ＩＩ部分为脉冲分配图。梯形图第Ⅲ部分实现电机的正反转。若ＳＢ１动作即闭合，电机正转，臂上仰；如果ＬＳ２动作，即闭合，电机反转，臂下俯。同理，ＣＨ１５通道１５００～１５０５，ＣＨ１４通道的１４００～１４０５经脉冲分配后分别控制