机械手操作PLC控制装置.doc

机械手操作控制装置

用PLC对机械手(实物模型)操作进行控制,设机械手起始点位乙地,工作时可将工件从甲地取起,将工件翻转后放至丙地,周而复始完成每个工件的翻转,机械手的动作步骤如下:
乙地——甲地(左转)——抓取工件——丙地(右转)——放置工件——返回乙地(左转)
输入输出点的分配:
10001——左转限位E100001——左转M1
10002——右转限位E200002——右转M1
10003——抓手开放度限位E3 00003——抓取M2
10004——抓手开放度限位E4 00004——抓取M2

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来,随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用,工业上机械手的应用业越来越广泛,对机械手的控制要求和精度也越来越高。

下面设计一个简单的机械手移动工件控制系统。图a所示为一简易机械手的工艺过程。该机械手石一个水平/垂直位移的机械设备,其操作是将工件从左工作台搬运到右工作。如图是机械手的控制示意图,其过程并不复杂,一共有6个动作,分为3组,即上升/下降,左转/右转和放松/夹紧。
图1 机械手控制示意图
机械手的全部动作由汽缸驱动,而汽缸又由相应的电磁阀控制。其中,上升/下降和左移/右移分别由双线圈的两位电磁阀控制。例如,当下降电磁阀通电时,机械手下降,当下降电磁阀断电时,机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时,机械手才上升,当上升电磁阀断电时,机械手停止上升。同样,左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松/夹紧动作由一个单线圈的两位电磁阀控制。当该线圈通电时,机械手夹紧;当该线圈断电时,机械手放松。当机械手右移到位并准备下降时,为了确保安全,必须在右工作台上无工件时才允许机械手下降。也就是说,若上一次搬运到右工作台上的工件
尚未搬走,机械手应自动停止下降,用光电开关进行有无工件的检测。
图2 机械手的动作过程图
从原点开始,按下启动按钮,下降电磁阀通电,机械手下降,下降到底时,碰到下限位开关,下降电磁阀断电,下降停止;同时接通夹紧电磁阀,机械手夹紧,夹紧后,上升电磁阀通电,机械手上升,上升到顶后,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通右移电磁阀,机械手右移。右移到位后碰到右限位开关,右移电磁阀断电,右移停止。若此时右工作台上无工件,则光电开关接通,下降电磁阀通电,机械手下降,下降到底时碰到下限位开关,下降电磁阀断电,下降停止;同时夹紧电磁阀断电,机械手放松。放松后,上升电磁阀通电,机械手上升。上升到顶后,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,机械手停止上升;同时接通左移电磁阀,机械手左移。左移到原点时,碰到左限位开关后,左移电磁阀断电,左移停止。至此,机械手经过9步动作完成了一个周期的工作。机械手的每次循环动作均由原位开始。
机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为步进,单周期和连续操作。
手动操作:利用按钮操作对机械手的每一步运动进行单独控制。例如,当选择上/下运动时,按下启动按钮,机械手下降;按下停止按钮,机械手上升。当选择左/右运动时,按下启动按钮,机械手夹紧;按下停止按钮,机械手放松;
步进操作:每按一次启动按钮,机械手完成一步动作后自动停止。
单周期操作:机械手从原点开始,按下启动按钮,机械手自动完成一个周期的动作后停止。
连续操作:机械手从原点开始,按一次启动按钮,机械手的动作将自动地,连续不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮,机械手将继续完成一个周期的动作后,回到原点自动停止。

操作面板布置如图3所示
图3 PLC操作面板示意图

该机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200CPU224,图4是S7-200CPU224输入/输出端子地址分配图。该机械手控制系统共使用了14个输入点,6个输出点。图4 机械手的输入/输出接线图

机械手的整体程序结构图如图5所示。
图5 机械手控制系统整体程序图
若选择单操作工作方式,,接着执行单操作程序。单操作程序可以独立于自动操作程序,可另行设计。在单周期工作方式下,可执行自动操作程序。在步进工作方式下,执行步