PLC控制氣動(dòng)機械手的方法討論分析

機械手是一種能夠自動(dòng)化定位控制，并能夠重新變成可變動(dòng)的多功能機器，是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中的重要設備，主要有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電氣控制等驅動(dòng)方式，而使用氣動(dòng)機械手模型PLC 進(jìn)行控制是機械手驅動(dòng)新的發(fā)展方向。

1、PLC與機械手

PLC 使用繼電器接觸器相似的梯形圖來(lái)作為編程語(yǔ)言進(jìn)行編程，完成運算處理和存儲單位均被稱(chēng)為繼電器。國內的PLC 技術(shù)是在引進(jìn)的基礎上發(fā)展起來(lái)的，目前已經(jīng)具備一些小中型產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，隨著(zhù)計算機技術(shù)的持續發(fā)展，更多更先進(jìn)的技術(shù)被應用到PLC 中，一些學(xué)者甚至認為PLC 有可能會(huì )被計算機取代，目前市場(chǎng)競爭逐漸激烈，可以預見(jiàn)PLC 可能會(huì )被少數幾個(gè)品牌實(shí)現性的壟斷，屆時(shí)將有可能形成統一的標準語(yǔ)言。

機械手是模仿人手結構，按照既定程序和運動(dòng)軌跡要求實(shí)現自動(dòng)抓取、搬運的機械自動(dòng)化控制裝置?，F在機械手逐漸向著(zhù)智能化的方向發(fā)展，機- 電- 液- 氣結合自動(dòng)化逐漸成為了機械手研發(fā)的重要理念，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的應用更是使得機械手逐漸精細化智能化，作為機械制造行業(yè)中的柔性制造生產(chǎn)，在更大的范圍內得到了應用，大量的節省了人力。

2、基于PLC的氣動(dòng)機械手控制方法

2.1 系統組成

本次研究機械手主要有夾緊氣缸、上抬下壓氣缸和控制機械手不同位置兩個(gè)氣缸等部分組成，能夠完成上抬、下壓、旋轉、夾緊和松開(kāi)等動(dòng)作，機械手旋轉通過(guò)左右兩個(gè)聯(lián)動(dòng)氣缸和鋼絲干摩擦控制，能夠達到機械手四個(gè)不同工位?；顒?dòng)氣缸和固定氣缸之間使用鋼絲干摩擦控制、配合機械手旋轉，聯(lián)動(dòng)氣缸均使用雙作用氣缸，并用雙電控電磁閥進(jìn)行控制，機械手終端是氣體動(dòng)夾爪，可以能夠完成抓和放的動(dòng)作。機械手下壓和上抬動(dòng)作使用單作用氣缸和單電控電磁閥控制實(shí)現，向系統提供合適的開(kāi)關(guān)信號判斷工位是否正確，系統硬件用過(guò)

電氣動(dòng)驅動(dòng)和PLC 控制系統組成。

2.2 功能模塊

2.2.1 手動(dòng)操作模塊

PLC 控制器下對氣動(dòng)機械手進(jìn)行控制同樣需要按照工業(yè)控制裝置要求設置一套手動(dòng)控制方法，供斷電回位或者設備出現故障時(shí)進(jìn)行排查。手動(dòng)操作實(shí)現思路比較直觀(guān)，按下相應方向按鈕，就向該方向位移。這種控制方法需要設施松緊按鈕，伸出和縮回，左旋右旋，上升和下降等幾種控制形式就可，需要進(jìn)行手動(dòng)操作進(jìn)行機械手和零件之間的夾緊時(shí)，使用左側按鈕開(kāi)關(guān)通過(guò)PLC 注意控制裝置，把編寫(xiě)程序編譯成為新代碼輸入給輸出端口進(jìn)入執行裝置，并通過(guò)電磁電路接入氣路實(shí)現夾緊工作。

2.2.2 半/ 全自動(dòng)化操作功能模塊

機械手的操作需要使用單流程結構順序功能圖實(shí)現，并把每個(gè)動(dòng)作都當成一個(gè)狀態(tài)來(lái)完成。這種可編程控制器編程方法中的順序功能圖表法列出了工作順序并轉化為梯形圖，成了半/ 全自動(dòng)化操作功能模塊。

2.3 PLC設計

2.3.1 PCL 型號

通過(guò)計算，發(fā)現系統對PLC 的掃描速度要求等方面無(wú)特殊要求，要求PLC 輸入點(diǎn)個(gè)數至少9 個(gè)，輸出點(diǎn)個(gè)數至少6 個(gè)，存儲器字節要大于120，因此選擇S7-300 型號PLC 和，隨機存儲器選擇48K 容量即可，定時(shí)器128 個(gè)，結構僅從，數據處理能力和通信能力很強，并且功能豐富。

2.3.2 硬件接線(xiàn)

PLC 投入運行后，工程過(guò)程主要有輸入采樣、用戶(hù)程序執行、輸出刷新三個(gè)階段，完成三個(gè)階段為一個(gè)掃描周期，整個(gè)運行期間，PLC 的CPU 會(huì )重復執行上述三個(gè)階段。輸入采樣階段，PLC 會(huì )對所有輸入數據和狀態(tài)進(jìn)行讀取，存入映象區間，在執行用戶(hù)程序時(shí)，輸入點(diǎn)在映象區的狀態(tài)和數據不會(huì )變化，但是其他輸出點(diǎn)以及軟設備上或者系統RAM 存儲區狀態(tài)和數據均可能發(fā)生了變化，上面的梯形圖會(huì )對線(xiàn)面使用線(xiàn)圈或者數據的梯形圖產(chǎn)生影響。當yoghurt 程序掃描結束之后，PLC 會(huì )開(kāi)始輸出刷新，這期間CPU 會(huì )按照映象區對應狀態(tài)和數據，輸出鎖存電路，輸出電路驅動(dòng)對應的外設，這是PLC 的真正輸出。

2.3.3 總線(xiàn)控制

現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是連接現場(chǎng)智能設備和自動(dòng)化控制設備的雙向串行、多節點(diǎn)、數字式的通信網(wǎng)絡(luò )。根據PLC 硬件中I/O 分配原則，使用開(kāi)關(guān)機起停開(kāi)關(guān)5 點(diǎn)，氣爪伸出及旋轉限位6 點(diǎn)，手動(dòng)按鈕6 點(diǎn)及氣爪夾等共20 點(diǎn)，氣缸控制電磁閥線(xiàn)圈8 個(gè)，氣源電機線(xiàn)圈KM共9 點(diǎn)，根據控制要求設計控制面板，單周、手動(dòng)和循環(huán)使用同一個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)完成功能切換，并且操作之前需要選擇正確的工作方式。

2.4 系統軟件設計

首先設計順序功能圖，按照規定路線(xiàn)一步一步進(jìn)行，這種方法邏輯清晰，是控制系統設計中常見(jiàn)思路。按照控制任務(wù)，從右側、后退和上面原點(diǎn)出發(fā)，全過(guò)程為左擺- 氣缸水平伸出- 吸持工件- 垂直氣缸回退- 水平氣缸回退-原位循環(huán)。在執行過(guò)程中常常出現故障或者停電等不可測情況，于是需要手動(dòng)操作，因而需要設置手動(dòng)操作界面，并使用起保停的方法編制梯形圖，手動(dòng)程序使用按鈕進(jìn)行單獨操作，主要用于對安裝機械手位置進(jìn)行手動(dòng)調整，把機械手調整到原始位置。自動(dòng)程序梯形圖由控制單周期、連續、單步程序組成，使用連續標志和轉換允許標志進(jìn)行區分。