基于PLC的铝锭堆垛机器人控制系统的设计.pdf

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1、梅测与控制·机械研究与应用·基于PLC的铝锭堆垛机器人控制系统的设计张晓莉，林和荣(江西理工大学机电工程学院。江西赣州341000)摘要：结合铝锭的堆垛作业，采用S40MA型PC机，设计了铝锭堆垛机械手模型的控制系统。确定了／／O点分配及控制系统总图，并给出了总梯形图。这种技术同样适用于其它工业机器人控制系统。关键词：堆垛机械手；铝锭；PLC中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号：1007—4414(2011)o6一Oll7—02Designofthecontrolsystemofthestack-manipulatorto

2、aluminium-ingotbasedonPLCZhangXiao一“．LinHe—tong耋(Schoolofmechanical&electricalengineering，Jiangxiuniversityofscience&technology，GanzhouJiangxi341000，China)Abstract：Combiningstackofthealuminium-inqot，usingS40MAPC，thecontrolsystemoftheautomaticstackmanipulatorisdesigne

3、d，theI／Odistributiondiagramandcontrolsystemdiagramareconformed，andthegeneralladdergraphissiren．TheskillalsoCanapplytoothercontrolsystemofindustrialrobots．Keywords：stack-manipulator；aluminum-ingot；PLC1引言缸，示教盒等。该控制系统的总体设计结构图如图3铝锭的搬运和堆垛是电解铝行业中不可缺少的所示j。一种作业方式，堆垛作业的劳动强度大，

4、且常常是在高温环境下工作。在传统的铝锭堆垛作业中，堆垛作业方式工序流程长，所需使用的设备多，且占用空间大，堆垛效率低。所以有必要设计一种占地面积小、作业范围大、堆垛效率高和便于操作的堆垛机械手来完成铝锭的堆垛作业。铝锭的外形与尺寸如图1所示。堆垛要求为：①一垛为11层，第一层为4块，其余各层为5块；②相邻两层交错9O。放置；③第一层4块宽面朝上放置。其余各层中的相邻两块铝锭均按正反向方位放置。根据铝锭的堆垛要求建立的图2机械手运动系统图机械手运动系统如图2所示。采r—一电磁换向阀图1铝锭外形尺寸图用此图所示的运动系统可是机械fH

5、电磁换向阀手具有：夹持、上举、放下、伸缩、摆动及翻转定向的操作机能。其中夹持和翻转动作由手部来实现⋯。2系统设计2．1系统总体设计图3系统控制总体结构图控制系统是机械手的重要组成部分，它是一种典型的多轴实时运动控制系统，其作用是支配执行机2．2机械手动作流程构，按所需的顺序，沿规定的轨迹或是位置运动。该机械手的动作过程及各动作的元件配置如图4控制系统的硬件包括主机，PLC及相应的电路，液压所示。收稿日期：2011-10-28作者简介：张晓莉(1978一)，女，山西永济人，讲师，在读博士，主要从事工业机器人及测控技术与仪器方面的研

6、究。·ll7·越测与控制·机械研究与应用·动作过程中，有部分动作执行元件是具有伺服检测系光睾：。剥—_、，一电磁喀向斓．&穆—一一统的，故又在PLC的选型上要考虑扩展模块的选择。3．1PLC的选择根据控制要求，选用S40MA型PC机。其具有ll一ll⋯16点开关量输入(1000—1015)，8点模拟量输入(X0上上址一x7)。其模拟量改成开关量使用时对应的开关点输人为(1100—1107)。其输出具有l4点开关量输出夹肇硅阀夹紧电磁(2000—2013)，模拟量输出为Yo，Yl。显然模态输出一一不足，须扩展I／0点数，使用扩展机

7、S40E(I)：24点图4机械手动作流程图输人(1108—1215)，l6点输出(2100-2115)。3．2I／O点分配3PLC选择及I／o点数分配I1'0点分配如图5所示。根据机械手的整个动作流程及各个动作相应的4总体程序结构设计执行元件可知，该控制系统整个动作过程中动作比较总体程序其实既是整个机械手动作过程的所有少，并且动作也不是很复杂，故可知其I／0点数也相程序组合，也是整个控制系统的控制程序。其程序梯应较少，选用中档机即可满足其动作要求。又在整个形图如图6所示。第=层第=块l0o01f0下降饲艘阀x02O00夹紧电磁阀

8、i00l200l上升电磁阉lO0220o2电磁捷向罔i0∞20∞电磁授向蔺计数25攻后一垛堆完XlYl左移悄服阀tO晴2O∞右移电磁阀lOo52O86电磁挟向蠲i0062006电磁换向同x22l00步进电机】i32lOl步进电机10oT2007原l指示第一层计数