基于PLC机械手控制系统设计与实现.pdf

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1、第24卷第3期机电产品开崖与剀新VoI“，No．3至911生曼旦里!!型!!竺!竺苎!!竺：!!!!!!竺!生垫!!苎竺生!生!苎竺型!!竺竺攀鱼呈!!!!=一文章缩号：1002—6673(20l1)03一149埘基于PLC机械手控制系统设计与实现王月芹(苏州工业职业技术学院，江苏苏州215104)摘要：为了提高机械手在工业生产中定位的精度。介绍一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计方案。详尽地论述了三自由度机械手控制系统的硬件结构及软件实现方法。关键词：PLC；机械手；步进电机中图分类号：TP23文献标识码：Adoi：lO．3969，

2、j．i88n．1002—6673．2011．03．060PLC—b墩dRobotCommISystemD瞄i印柚dIlllpl啪entation肌^旧l，粥一Qln(Su曲ouImdtIlteofIndusnialTecllIlolog’r，Su2llouJiaIlg姒215104，Chilla)Ak嘣：InordcftoilIlprovedlcrobotposidollingaccmcyofilldustrialprodu商on，iIl毗ceaPLCba跎dondlcdl咒cdc伊e伪of丘ee-iIomm柚ipuhoorcomrdsy虻

3、cmdcsi印．Discu蟠cdiIlde乜i1dl”edcgrc嚣of6℃edomrobotcontroIsy吼emlla小ra”smlctIl他孤dsofh^懈iIllplemen诅don．1畸wor凼：PLC；∞bot；ncppcrr∞tor。絮一⋯⋯M一⋯改变l机械手是一种能自动定位控制。并可重新编程改变l的多功能机器。它有多个自由度，可用来搬运工件以完成在各个不同环境中工作．广泛用于机械制造、冶金、电子和轻工等部门。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置．如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件。机械手系统核心的部分是执行系统和控

4、制系统，机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式和机械式机械手。本文设计的机械手属于混合式机械手，它综合了电动式和气动式机械手的优点，能够实现三个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品，具有操作范嗣大．灵活性好。应用广泛的特点。可编程控制器(PLC)是一种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装置。由于其具有可靠性高，功能强，编程简单。人机交互界面友好等特性而广泛用于工业控制系统。1机械手的系统结构图l为机械手结构示意图，机械手手臂的左右运动收稿日期：20”一03—04作者简介：王月芹(1974一)。女．江苏苏州人．讲

5、师。主要研究方向：机电一体化和自动控制方向。发表相关论文多篇。完成课题一项。(水平方向)由伸缩步进电机控制，上下运动(垂直方向)由升降步进电机控制。逆时针和顺时针旋转运动则由底盘直流电机的正反转控制。机械手终端是一气动夹爪。可以实现抓和放的动作，由一双作用气缸和一双电控电磁阀来完成控制。三自由度机械手为圆柱坐标型。机械手可以根据设定控制要求将工件放在A、B、C、D四个工位中任意一工位。SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9、SQl0为水平和垂直方向上的限位开关，SQl、SQ2、SQ3、SQ4为四个工位的光接近开关。nr忤z曲圈l机械手结构示

6、意翻n昏lschema廿cmagⅢn0f咖IIIIpllIa幻r机械手旋转是由一直流电机控制．四个工位位置由四个光接近开关检测确定。机械手臂水平与垂直方向运动不是由气动元件驱动而是由步进电机驱动的。步进电149．测试与控制·机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为步距角)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。根据丝杠螺距可以确定移动距离(电机转l圈移动1个螺距)，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量和线位移量，从而达到准确定位的目的：同时可以通过控制脉冲

7、频率来控制电机转动的速度和加速度．从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100％)的特点，广泛应用于各种开环控制。2机械手控制系统设计本机械手控制要求：机械手将A工位的工件1搬到C工位。再到B工位的工件2搬到D工位，再回到A工位然后循环。2．1硬件设计(1)手动工作方式。利用按钮对机械手每一动作单独进行控制。如按“下降”按钮，机械手下降；按“上升”按钮．机械手上升。用手动操作可以使机械手置于原点位(机械手在缩回和最上面，且夹紧装置松开，旋转到A工位)，还便于维修时机械手的调整。(2)自动工作方式

8、。按下启动按钮，机械手从原点开始按工序自动反复连续循环工作。直到按下停止按钮．机械手自动停机。机械手的工作状态和操作的信息需要24个输入端子。具体分配为：位置检测信号有下限、上限