基于plc自动取封盖机械手控制技术

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1、学兔兔www.xuetutu.com第4期(总第185期)机械工程与自动化NO．42014年O8月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONAug．文章编号：1672—6413(2014)04—0179—02基于PLC的自动取封盖机械手控制技术黄金凤，张彦松(河北联合大学机械工程学院，河北唐山063009)摘要：主要介绍了自动取盖和封盖机械手的技术实现，研究了轨迹规划、数据通讯、软件开发等关键技术。该机械手能够进行手动、自动两种方式的操作，实现了在无人条件下取、封桶盖的过程，使危险环境下的作业变为可能。

2、系统通过双PLC和运动控制模块实现伺服驱动和过程控制，通过上位机实现整个过程的监测。关键词：PLC；机械手；运动控制；IPC中图分类号：TP241文献标识码：A1自动取、封盖机械手结构2控制系统硬件平台本文对实现圆柱型桶的桶盖取盖或封盖的机械手图2为控制系统硬件平台结构框图。系统采用双控制技术进行研究。桶的高度约1．5ITI，用来装放射PLC控制，PLC1装在操作柜内，PLC2装在电气柜内。性废料或有毒化学品，盖与桶靠10个螺栓进行固定连PLC1采用三菱Q系列模块式PLC，配置5槽基板、电接。对此类桶操作的自动取、封盖机械手

3、(见图1)具源模块、Q02H高性能CPU模块、32点数字输入模有5个自由度：水平移动、升降运动、进行精确定位的块、16点数字输出模块、通讯模块(R$232、485各1通x_y平台的X方向移动和y方向移动以及该平台末道)和CC_Link模块各1块，各模块插在基板插槽内，端的旋转运动。机械手的末端带有10套拧紧机及桶模块间通过基板内部总线连接。数字输入模块连接操盖的抓紧装置。水平及升降机构通过水平运动及升降作台面各按钮、旋钮开关，数字输出模块连接操作台指运动使x_y平台移动到预定位置，再通过X_y平台的示灯、喇叭等。通讯模块上的

4、RS232通道与上位机通X方向和y方向的微小移动以及末端的旋转运动使讯，R$485通道与1O台拧紧机通过Modbus协议通讯拧紧机的套筒轴线对准螺栓中轴，然后下降至作业位可大大减少设备之间连线。其中，PLC1通讯模块为置进行桶盖的夹紧及螺栓的拧紧或拧松操作。主站，1O台拧紧机各为1个从站。PLC2采用三菱Q系列模块式PLC，配置8槽基板、电源模块、Q02H高性能CPU模块、32点数字输入模块、CC—Link模块、4轴定位模块、2轴定位模块各1块、16点数字输出模块2块，负责自动取封盖运动控制、过程控制和逻辑控制。数字输入模块

5、连接各伺服放大器、变频器状态输出点和限位开关等，数字输出模块连接各伺服放大器、变频器控制输入接点。4轴定位模块控制X-y旋转电1一水平移动伺服电机；2_Ⅲ升降运动伺服电机；机驱动器，为了与选购的驱动器相匹配，采用差动脉冲3一可以进行X，y方向移动的X—y平台；4一旋转末端；输出定位模块。2轴定位模块以SSCNET高速通讯5一用螺栓连接的桶及桶盖；6一输送辊道方式控制提升、平移伺服电机驱动器，便于对运动参数图1自动取、封盖机械手结构进行监控，同时可减少系统连线。两个PLC间通过机械手控制系统应具有自动取、封盖和手动操作，cCL

6、ink通讯进行数据交换，其中，PLC1中的CC_Link及对自动取、封盖过程监控和数据采集、记录等功能，模块为主站，PLC2中的CC_Link模块为本地站。同时具有可靠性高、易操作、易维护、易升级改造等特采用三菱自带增量式编码器伺服电机点。由于系统要求操作柜与机械手本体隔离，机械手HC—SFS152，并配备三菱MR～J2S一200B型三相220V控制涉及到5个自由度的伺服运动控制和1O个拧紧供电的伺服放大器。轴程序控制，且控制单元选自多个厂家，控制信号数量3机械手运动轨迹及数据通讯和种类繁多，因此搭建基于PLC的控制系统是关

7、键技术。3．1运动轨迹收稿日期：2013—10—29；修回日期：2014—01—18作者简介：黄金凤(1965一)，女，河北昌黎人，副教授，硕士，主要从事微型计算机技术和机电一体化技术的教学科研工作。学兔兔www.xuetutu.com·18O·机械工程与自动化2014年第4期机械手主要进行平面内的运动作业，如图3所示。4软件设计对于每个循环操作，机械手末端都要经过左移、下降、4．1PLC程序设计X方向微动、y方向微动、旋转、取盖或者封盖、上升、系统主要由初始化功能、自动操作功能、手动操作右移的运动过程。因此，机械手的运动为

8、连续轨迹运功能、数据通讯功能、轨迹规划功能等程序模块构成。动，需要在工作空间内做插补计算，并保证运动达到一PLCCPU采用循环扫描机制工作，在每个扫描周定的轨迹精度。要求水平运动和上下运动的过程为静期都要完成自检、I／O更新、数据通讯等操作。为了保止、加速、减速、静止，即要求平台在轨迹起点