機械手自動操作控制的PLC程序設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目錄1機械手的工作原理1.1 機械手的概述11.2 機械手的工作方式22機械手控制程序設計2.1 輸入和輸出點分配表及原理接線圖32.2 控制程序43梯形圖及指令表3.1 梯形圖 93.2 指令表11總結 13參考文獻 14附錄 151機械手的工作原理1.1 機械手的概述能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機械手主要由手部和運動機構組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持

2、物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設計的關鍵參數(shù)。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有23個自由度。 機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。 機械手

3、通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用，例如：1、機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。2、在裝配作業(yè)中應用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。3、可在勞動條件差，單調重復易子疲勞的工作

4、環(huán)境工作，以代替人的勞動。4、可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。5、宇宙及海洋的開發(fā)，軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和試驗。 1.2 機械手的工作方式機械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當旋鈕打向手動時，每一工步都需要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。以下是設計該機械手控制程序的步驟和方法。1、 機械手傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖1所示。圖1 機械手傳送示意及操作面板圖2、機械手順序動作的要

5、求是：1) 按下起動按鈕SB1時，機械手系統(tǒng)工作。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關動作。2) 左轉電磁閥通電，手臂左轉，至左轉限位開關動作。3) 下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關動作。4) 啟動傳送帶A運行，由光電開關SP檢測傳送帶A上有無物品送來，若檢測到物品，則抓緊電磁閥通電，機械手抓緊，至抓緊限位開關動作。5) 手臂再次上升，至上升限位開關再次動作。6) 右轉電磁閥通電，手臂右轉，至右轉限位開關動作。7) 手臂再次下降，至下降限位開關再次動作。8) 放松電磁閥通電，機械手松開手爪，經(jīng)延時2秒后，完成一次搬運任務，然后重復循環(huán)以上過程。9) 按下停止按鈕SB2或斷電時，

6、機械手停止在現(xiàn)行工步上，重新起動時，機械手按停止前的動作繼續(xù)工作。2機械手控制程序設計 2.1 輸入和輸出點分配表及原理接線圖2.1.1 PLC I/O分配表1 機械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表名 稱代號輸入名 稱代號輸入名 稱代號輸出啟動SB1X0夾緊SB5X10電磁閥下降YV1Y0下限行程SQ1X1放松SB6X11電磁閥夾緊YV2Y1上限行程SQ2X2單步上升SB7X12電磁閥上升YV3Y2右限行程SQ3X3單步下降SB8X13電磁閥右行YV4Y3左限行程SQ6X4單步左移SB9X14電磁閥左行YV5Y4停止SB2X5單步右移SB10X15原點指示ELY5手動操作SB3X6回原點SB11X

7、16連續(xù)操作SB4X7工件檢測SQ7X17 圖2、 原理接線圖2.1.2選擇PLC 該機械手為開關量控制，且所需的I/O點數(shù)不多，因此選擇一般的小型低檔PLC即可。由于所需的I/O點數(shù)分別為17和8點，考慮到機械手操作的工藝固定，選用的PLC來實現(xiàn)機械手控制系統(tǒng)。2.2 控制程序2.2.1操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)包括回原點程序，手動單步操作程序和自動連續(xù)操作程序，如圖3所示。其原理是：把旋鈕置于回原點，X16接通，系統(tǒng)自動回原點，Y5驅動指示燈亮。再把旋鈕置于手動，則X6接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉（CJ為一跳轉指令，如果CJ驅動，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動程序。之后，由于X7常閉觸點閉

8、合，當執(zhí)行CJ指令時，跳轉到P1所指的結束位置。如果旋鈕置于自動位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開）則程序執(zhí)行時跳過手動程序，直接執(zhí)行自動程序。2.2.2回原位程序回原位程序如圖4所示。用S10S12作回零操作元件。應注意，當用S10S19作回零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復位前應使特殊繼電器M8043置1。2.2.3手動單步操作程序如圖5所示。手動操作時用X10X15對應的六個按鈕控制夾緊，松開，機械手的升，降，右行，左行，為了保證系統(tǒng)的安全運行在手動程序中設置了必要的聯(lián)鎖，以防止功能相反的兩個輸出繼電器同時為ON。上下左右極限開關X2,X1,X4,X3的常閉觸點與控制機械手的Y0,Y2,Y

9、3,Y4線圈串聯(lián)以防止機械手行程超限出現(xiàn)事故。用上限位開關X2,為ON，作為手動左行右行的條件，禁止機械手在較低的位置水平移動，避免于地面上的東西碰撞。 圖5 手動單步操作程序2.2.4自動操作程序 自動操作狀態(tài)轉移見圖6所。當機械手處于原位時，按啟動X0接通，狀 態(tài)轉移到S20，驅動下降Y0，當?shù)竭_下限位使行程開關X1接通，狀態(tài)轉移到S21，而S20自動復位。S21驅動Y1置位，延時1秒，以使電磁力達到最大夾緊力。當T0接通，狀態(tài)轉移到S22，驅動Y2上升，當上升到達最高位，X2接通，狀態(tài)轉移到S23。S23驅動Y3右移。移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉移到S24下降。下降到最低位，X1接通，電

10、磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，延時1秒。延時時間到，T1接通，狀態(tài)轉移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動作。在編寫狀態(tài)轉移圖時注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅動的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強。2.2.5機械手傳送系統(tǒng)梯形圖如圖7所示。圖中從第0行到第27行為回原位狀態(tài)程序。從第28行到第66行，為手動單步操作程序。從第67行到第129行為自動操作程序。這三部分程序（又稱為模塊）是圖3的操作系統(tǒng)運行的。回原位程序和自動操作程序。是

11、用步進順控方式編程。在各步進順控末行，都以RET結束本步進順控程序塊。但兩者又有不同?；卦怀绦虿荒茏詣臃祷爻跏紤B(tài)S1。而自動操作程序能自動返回初態(tài)S2。3、梯形圖及指令表3.1 梯形圖 圖7 機械手傳送系統(tǒng)梯形圖3.2指令表總結 機械手的控制對于很多場合需求很大，不論是機床使用的小型系統(tǒng)還是流水線上的這類設備，其基本動作要求類似，所以控制的實現(xiàn)也可以相互借鑒。 對于控制程序的編寫，這里給出的只是一種實現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實現(xiàn)這樣的控制，針對所用的具體系統(tǒng)的情況，設計人員可以選用不同的方法來編寫程序。 機械手高效的工作效率，準確的定位精度，以及簡單的結構及控制方式是人手不能替代的，機械手的使用也將越來越廣泛。參考文獻 按國標GB 771487文后參考文獻著錄規(guī)則書寫：1 廖常初，系列編程的應用北京：機械工業(yè)出版社，2005.42 范永勝，王岷電氣控制與應用北京：中國電力出版社，20073 齊