基于PLC機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

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1、第24卷第3期機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)崖與剴新VoI“，No．3至911生曼旦里!!型!!竺!竺苧!!竺：!!!!!!竺!生墊!!苧竺生!生!苧竺型!!竺竺攀魚呈!!!!=一文章縮號(hào)：1002—6673(20l1)03一149塒基于PLC機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)王月芹(蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇蘇州215104)摘要：為了提高機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中定位的精度。介紹一種基于PLC的三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。詳盡地論述了三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及軟件實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：PLC；機(jī)械手；步進(jìn)電機(jī)中圖分類號(hào)：TP23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：lO．3969，

2、j．i88n．1002—6673．2011．03．060PLC—b墩dRobotCommISystemD瞄i印柚dIlllpl啪entation肌^舊l，粥一Qln(Su曲ouImdtIlteofIndusnialTecllIlolog’r，Su2llouJiaIlg姒215104，Chilla)Ak嘣：InordcftoilIlprovedlcrobotposidollingaccmcyofilldustrialprodu商on，iIl毗ceaPLCba跎dondlcdl咒cdc伊e偽of丘ee-iIomm柚ipuhoorcomrdsy虻

3、cmdcsi?。瓺iscu蟠cdiIlde乜i1dl”edcgrc囂of6℃edomrobotcontroIsy吼emlla小ra”smlctIl他孤dsofh^懈iIllplemen詛don．1畸wor凼：PLC；∞bot；ncppcrr∞tor。絮一??M一?改變l機(jī)械手是一種能自動(dòng)定位控制。并可重新編程改變l的多功能機(jī)器。它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)工件以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作．廣泛用于機(jī)械制造、冶金、電子和輕工等部門。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置．如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件。機(jī)械手系統(tǒng)核心的部分是執(zhí)行系統(tǒng)和控

4、制系統(tǒng)，機(jī)械手按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式和機(jī)械式機(jī)械手。本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手屬于混合式機(jī)械手，它綜合了電動(dòng)式和氣動(dòng)式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)自由度方向(水平、垂直和旋轉(zhuǎn))的抓取或放置物品，具有操作范嗣大．靈活性好。應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)?？删幊炭刂破?PLC)是一種專門為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子控制裝置。由于其具有可靠性高，功能強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單。人機(jī)交互界面友好等特性而廣泛用于工業(yè)控制系統(tǒng)。1機(jī)械手的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖l為機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖，機(jī)械手手臂的左右運(yùn)動(dòng)收稿日期：20”一03—04作者簡(jiǎn)介：王月芹(1974一)。女．江蘇蘇州人．講

5、師。主要研究方向：機(jī)電一體化和自動(dòng)控制方向。發(fā)表相關(guān)論文多篇。完成課題一項(xiàng)。(水平方向)由伸縮步進(jìn)電機(jī)控制，上下運(yùn)動(dòng)(垂直方向)由升降步進(jìn)電機(jī)控制。逆時(shí)針和順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則由底盤直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。機(jī)械手終端是一氣動(dòng)夾爪?？梢詫?shí)現(xiàn)抓和放的動(dòng)作，由一雙作用氣缸和一雙電控電磁閥來(lái)完成控制。三自由度機(jī)械手為圓柱坐標(biāo)型。機(jī)械手可以根據(jù)設(shè)定控制要求將工件放在A、B、C、D四個(gè)工位中任意一工位。SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9、SQl0為水平和垂直方向上的限位開(kāi)關(guān)，SQl、SQ2、SQ3、SQ4為四個(gè)工位的光接近開(kāi)關(guān)。nr忤z曲圈l機(jī)械手結(jié)構(gòu)示

6、意翻n昏lschema廿cmagⅢn0f咖IIIIpllIa幻r機(jī)械手旋轉(zhuǎn)是由一直流電機(jī)控制．四個(gè)工位位置由四個(gè)光接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)確定。機(jī)械手臂水平與垂直方向運(yùn)動(dòng)不是由氣動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)而是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。步進(jìn)電149．測(cè)試與控制·機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)執(zhí)行元件。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為步距角)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。根據(jù)絲杠螺距可以確定移動(dòng)距離(電機(jī)轉(zhuǎn)l圈移動(dòng)1個(gè)螺距)，可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量和線位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的：同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖

7、頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度．從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100％)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。2機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本機(jī)械手控制要求：機(jī)械手將A工位的工件1搬到C工位。再到B工位的工件2搬到D工位，再回到A工位然后循環(huán)。2．1硬件設(shè)計(jì)(1)手動(dòng)工作方式。利用按鈕對(duì)機(jī)械手每一動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制。如按“下降”按鈕，機(jī)械手下降；按“上升”按鈕．機(jī)械手上升。用手動(dòng)操作可以使機(jī)械手置于原點(diǎn)位(機(jī)械手在縮回和最上面，且?jiàn)A緊裝置松開(kāi)，旋轉(zhuǎn)到A工位)，還便于維修時(shí)機(jī)械手的調(diào)整。(2)自動(dòng)工作方式

8、。按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始按工序自動(dòng)反復(fù)連續(xù)循環(huán)工作。直到按下停止按鈕．機(jī)械手自動(dòng)停機(jī)。機(jī)械手的工作狀態(tài)和操作的信息需要24個(gè)輸入端子。具體分配為：位置檢測(cè)信號(hào)有下限、上限