安全遮栏自动收放机构设计与实现.pdf

《安全遮栏自动收放机构设计与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第１期（总第２００期）机械工程与自动化No．１２０１７年２月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONFeb．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０１‐０１７３‐０３安全遮栏自动收放机构设计与实现焦亚伟，郑夕雨，刘祥雨（中国民航大学电子信息与自动化学院，天津３００３００）摘要：针对危险警示栏收放的三自由度收放机构的运动控制问题，基于S７‐２００PLC核心控制器，采用继电器分时控制与传感器限位保护，设计收放机构的收放控制硬件电路；给出一个收放运动控制算法，并经过软件编程调试实现收放机构三自由度平稳直线运动的手动及自动控制。对收放机构控制的实验测

2、试表明，该控制电路的设计以及控制算法是合理可行的。关键词：自动收放机构；三自由度；运动控制；安全遮栏中图分类号：TP２７３文献标识码：A0引言心控制器PLC、步进电机和配套步进电机专用驱动机械臂被广泛应用于工业、农业、医疗、军事、航天器、传感器组成。当PLC接收到来自遥控器的收放遮等领域，因此，对于机械臂结构与控制的研究也就成为栏指令后，高速脉冲口输出脉冲，经电机驱动模块驱动［１－５］了当下的热点课题。电力施工需要在施工地周围步进电机，带动收放机构向目标位置运动。传感器在放置安全警示遮栏，以防止无关人员误入，造成不必要收放机构到位后将到位信号传回PLC，使收放机构停的

3、损伤。由于该项工作具有一定的危险性，且属于重止运动，等待下一步的指令，这样逐步完成整个收放过复机械作业，技术含量低，劳动强度大，故使用机器替程。收放机构电气控制框图如图２所示。代人工作业具有很高的可行性和很大的优势。由于遮栏收放的动作是在一个狭长的作业空间中完成，故设计了由三套直线模组构成的三自由度收放机构。本文对收放机构的控制问题进行了设计与实验，考虑真实的工程背景（警戒栏的重量、外形材质和机械机构的强图２收放机构电气控制框图度等），通过对收放机构控制电路及控制程序的研究设１．２．１核心控制器PLC［６－７］计，实现了收放机构的自动定位收放的控制。作为控制模块以及整

4、个机械臂控制系统的核心，1危险警示栏收放机构的硬件系统设计本方案所采用的西门子S７‐２００PLC将一个微处理１．１收放机构的机械结构器、一个集成电源和数字I／O点集成在一个封装中，收放机构的结构三维图如图１所示，它由３个直还提供了多种类型的扩展模块。它控制的设备较多，线模组连接而成，３个直线模组分别实现收放机构的在自动化方面的应用也很多，能够满足各种控制要求，前进与后退、上升与下降、夹紧与松开的功能。收放机且具有结构紧凑、配置灵活、指令集强大的特点。构可实现把安全遮栏从地面收到移动平台或从移动平１．２．２收放机构的控制电路设计台放到地面的功能。收放机构的控制电路包括遥

5、控器硬件电路和收放机构运动控制电路两大部分。遥控器硬件设计电路图如图３所示，它由单片机最小系统、按键电路、无线模块等组成，实现遥控器与PLC间的通信，从而通过遥控器远程控制收放机构的工作。收放机构运动控制电路图如图４所示。它包括核心控制器PLC、控制脉冲通路的３个继电器、３个步进电机控制器和收放机构运动中限位保护所需要的传感图１收放机构的结构三维图器，以实现根据遥控器指令对安全遮栏进行收放的功１．２收放机构的电气控制硬件设计能和机构限位保护功能。PLC向电机控制器提供高速收放机构电气控制硬件部分由遥控接收模块、核脉冲、电机方向控制指令和接收传感器的信号进而控制中国民航

6、大学大学生创新创业训练计划项目（２０１５１００５９０８０）收稿日期：２０１６‐０４‐０５；修订日期：２０１６‐１１‐１６作者简介：焦亚伟（１９９３‐），男，河南商丘人，在读本科生，专业为电气工程及其自动化。·１７４·机械工程与自动化２０１７年第１期电机；由于３个步进电机所需的脉冲都是由一个高速脉进电机的运动，从达到分时控制的目的；传感器起到限冲口发出，为分别控制３个步进电机的运动，因此在两位保护的作用，若运动到规定点时运动并未停止，该点者之间加入了控制继电器，通过继电器的通断控制各步的磁或光电传感器则强制使继电器断开，运动停止。图３遥控器硬件设计电路图图４收放机构的运

7、动控制电路图2收放机构的运动控制软件设计后端，上下运动的直线模组处于最下端，夹持的处于松安全遮栏收放机构的运动控制主要是通过控制步开状态。进电机的转速和位置实现的，从而达到用遥控器来控手动控制收放时，按下遥控器上的运动（上升或前制收放机构收放的目的。图５为总程序流程图，先检进等）按键，收放机构接收到指令后，执行指令所对应测遥控器处于手动或自动模式，然后根据遥控器指令的控制程序，到达位置后，按下停止按键，收放机构停执行相应模式的运动（当遥控器在手动模式下按下上止运动。升按键时，收放机构以程序设定的速度上升）。为使收自动程序工作时，收放机构自动放遮栏的流