基于松下plc脉冲控制机械手系统设计

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1、自基于松下PLC脉冲控制机械手系统的设计宋明学(山东劳动职业技术学院电气工程系，山东济南250022)由PLC输出两路脉冲．分别驱动横轴、竖轴步进电机，从而实现控制机械手的精确定位。器PLC；脉冲；步进电机；机械手中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—9492(2010)09-0037—031前言控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制、小型计算机或微处理机控制。本文设计的控制系统采本文设计开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，用小型可编程控制器实现，选用步进电动机带动丝杠、螺动作灵活多样，可代替人工在高温、危险的作业区进行作母机构驱动手臂运动，PLC脉冲控制步

2、进电机系统框图如业．并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关图2所示。参数。2概述位置输输脉椭号几驱机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统构成。方向信号动执行机构包括手部、手臂和躯干。手部装在手臂的前端。速度PLC墨根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，方向入出l以适应操作的需求．本文设计采用二指的构造，手爪部分巷

3、售l步进电机采用气压驱动。示意图如图l所示。图2PLCJ}j：’冲控制步进电机系统框图3机械手的工作流程本文设计的机械手任务是将工件由左工作台搬运到右工作台．示意图如图3所示。工作过程：当机械手处于初始位置(左上方位置)时．按下启动按钮后，机械手下移至左

4、工作台，夹紧工件后．向上回到原点；然后右移，移到位后向下至右工作台，放下工件。再向上、向左回到初始位置，完成一次动作周期。机械手的操作方式分为点动、单步、单周期和连续操作。(1)点动操作：操作按钮对机械手的每一种移位运动单独进行控制。例如，当选择上／下运动方式后，按下启动图1气压驱动按钮．机械手上升；按下停止按钮，机械手下降。当选择收稿日期：2010—03—18自动化左／有运动方式后，按下启动按钮，机械手左移；按下停止(5)技术参数按钮。机械手右移。当选择夹紧／放松运动方式后，按下启1)输入电压：AC200～240V(带保护地三芯插座)；动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。2

5、)消耗功率：<200W；(2)单步操作：每按下一次启动按钮，机械手完成一3)气源大于0．1MPa而且小于0．8MPa；步动作后自动停止。4)外型尺寸：40emx35emx45cm；(3)单周期操作：机械手从初始位置开始，按一下启5)负荷参数：额定负荷为0．5kg，最大负荷为2kg；动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。即搬运6)手臂的运动参数：横轴方向移动范围是350mm，一次。在工作中若按_一下停止按钮。则机械手动作停止。速度是10omm／s：竖轴方向移动范围是250mm，速度是重新肩动时，须用点动操作将机械手移回到原点。然后按100mm／s。⋯·下启动按钮．机械手重新开始单周

6、期操作。5主要电器元件、设备的选择(4)连续操作：机械手从初始位置开始，按一下启动(1)PLC的选择按钮．机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环，本系统控制的对象是一个开关量控制的系统，同时利即连续自动搬运。在_T作中若按一下停止按钮，则机械手用脉冲控制步进电动机的运转，根据下式计算系统的脉冲动作停止。重新启动时，须用手动操作将机械手移回到原当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量：点，然后按一下启动按钮，机械手重新开始连续操作。在l作中若按一下复位按钮，机械手将持续完成一个周期的脉冲当量=苎型萎，动作后，回到初始位置自动停止。脉冲频率上限：移动速度X步机电机细分数当量最大脉冲数量：鲎蔫差

7、。根据脉冲频率可以确定PLC高速脉冲输出时需要的频率，根据脉冲数量可以确定PLC的位宽。同时。考虑到系统响应的及时性、可靠性和使用寿命，PLC应选择晶体管输出型。松下FPO系列小型PLC具有性价比高、功能完善、指令丰富等优点，能满足本对象各项控制性能要求，因光电检测此，本系统采用松下FPO系列的FPO--C16T作为基本模左工位右工位块。由于输入输出点不够，扩展一个FPO--E16RS模块。图3机械手示意图(2)电源模块采用开关电源．其特点是输出功率大，体积小，重量4设计的主要特点轻，可靠性高。适应宽范围的输入电压波动，具有完备的(1)控制方式多过电压、过电流保护功能。具有点动、单步、

8、单周期、连续控制方式。主要参数：输入交流电压：l10～220V／50Hz、60Hz；(2)传动系统输出直流电压：24V／6．5A；最大功率：156W；工作环境：设计采用综合传动方式，即手臂采用电气传动，而手一lO℃400~C抓采用气压传动。(3)步进电A(3)夹紧机构动机防止损坏被夹的物体．夹紧力要限制在一定的范围步进电机是内．并镶有软质垫片、弹性衬垫或自动定心结构。为防止将电脉冲转化为突然停电造成的被抓物体落下，还可以有自锁结构。本设角位移的