基于plc控制机械手基本设计

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1、基于PLC控制机械手基本设计摘要：本文结合机械手的工作过程原理和控制要求，设计了基于PLC控制的机械手，重点介绍了控制系统的设计思路、PLC的选择以及PLC程序设计。关键词：可编程控制器(PLC)机械手控制中图分类号：TH11文?I标识码：A文章编号:1003-9082(2017)04-0224-02一、机械手的工作过程及控制要求1.机械手的基本结构机械手是一个水平、垂直运动的机械设备，有上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制。本设计中的机械手采用上下升降加平面转动式结构，机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的

2、电磁阀来控制，电磁阀由PLC控制驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。图1-1为机械手简图，其中1-执行气爪，2-水平伸缩气缸，3-旋转轴，4-竖直气缸，5-底座，6-工件。机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分和执行部分四个方面组成。采集感知信号及控制信号均由气动缸驱动。主机部分采用了标准型材辅以模块化的装配形式，使得气动机械手能拓展成系列化、标准化的产品。由于采用了模块化拼装结构，可组成立柱型气动机械手、门架型气动机械手及滑块型气动机械手，及其它各种类型的机械手。气动机械手具有三个自由度，即水平（Z）方

3、向自由度、垂直（Y）方向自由度和旋转自由度，并可以采用多种灵活的控制方案。1.机械手的控制要求如图2-1所示根据要求：机械手初始位置在原点位置，每次循环动作都从原点位置开始，完成上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制，并能实现手动操作和自动操作方式。当机械手在原点位置下启动按钮，系统启动，左传送带运转。当光电开关检测到物品后，左传送带停止运行。根据分析可得出机械手的工作流程机械手的操作方式分为手动操作和自动操作，自动操作又分为单周期操作和连续操作方式。2.1机械手的自动运行：①下降：②加紧工件：③上升：④右移：⑤

4、下降：⑥放松工件：⑦上升：⑧左移：⑨回到原位又开始新的工作循环周期。2.2机械手的手动运行手动运行是指机械手的上升、下降、左移、右移及夹紧操作通过对应的手动操作按钮控制，与操作顺序无关。二、机械手PLC控制的设计1.设计思路考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器（PLC）对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。送料机械手的动作示意图如图3-1所示。启动控制有2种，1个由启动开关安装在现场，1个由通过组态王软件控制。在控制面板上，安装一个档位开关，分手动和自动

5、两大档位，手动挡包括调试和回原位两档，自动挡分单步、半自动和全自动三档，要求自动挡的操作必须在回原位的基础上才能进行。2.PLC的选择该机械手的控制为纯开关量控制，且所要的I/O点数不多，因此选择一般小型抵挡机即可。由于所要的I/O点数为15/6点，考虑到机械手操作的工艺固定，PLC的I/O点基本上可不留裕量。由于不同记性的PLC，其1/◦点的编号不同，因此应根据所选择的机型，对PLC的I/O点分配编号。如图所示的编号。1.PLC程序设计为了便于编程，先绘制出整个控制程序的结构框图，如图3-1所示。在该结构框图中，当操作方式选择开

6、关置于“手动”时，输入点X407接通，其输入继电器常闭接点断开，执行手动操作程序。由于手动程序和自动程序采用了跳转指令，因此在着两个程序段可以采用同样的一套输出继电器。用移位器编程：由于自动操作的控制比较，不容易直接设计出梯形图，因此可以先画出自动的操作流程图，用以表明动作的顺序和条件，如图3-2。图3-2中，矩形方框代表完成某一动作的控制程序，方框之间的箭头线用以表示程序的转换，箭头线上的小横线用以表示转换的条件。当机械手处于原点时，压下上限位开关和左限开关，输入点X402和X404接通，产生原点指示输出。根据自动操作的流程图，

7、就可以设计自动操作的梯形图如图3-3所示。梯形图的控制原理：3.1连续及单周期操作在连续及单周期操作方式下，单步输入点X410断开，输入继电器X410常闭接点闭合，将位移寄存器的位移输入直接接入输入端。当机械手处于原点时，压下上限位幵关和左限位幵关，输入点X402和X404接通，Y435接通，原点指示灯亮。①按下起动按钮，M120接通并自保，移位器数据输入端接通，M100置“1”，Y430接通，下降电磁阀得电，机械手下降。②下降到底碰到下限位开关时，输入继电器X401接通，Y430断开，下降停止，同时产生移位信号，将M100的“1

8、”态移到MIOloM101的常开接点将Y431接通，夹紧电磁阀的电，机械手夹紧工件，T450开始计时。同时，M101的常闭接点将移位寄存器数据输入端断开，使M100置“0”③T450延3s后，其常开接点闭合，产生移位信号，将M1021”，M101置