文档介绍：四自由度机械手PLC控制系统的设计
[摘要] 随着工业机械手的进一步发展,其发展将更趋向于人性化、智能化并将在更加广泛的领域得到应用。本文将以四自由度工业机械手为例,采用可编程序控制器(PLC)设计其控制系统,以提高其工作的稳定性能。
[关键词] 步进控制、自动控制、单周控制、状态初始化、状态转换
随着现代工业生产的迅速发展,工业搬运机械手得以广泛应用,它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。因而对机械手的控制要求也越来越高,若用传统的继电器控制方案进行控制,势必造成系统元件多,接线繁杂、稳定性差、故障率高,给工业生产带来很多不便;针对这些问题如果采用性能价格比高的可编程序控制器(PLC)设计其控制系统,可使该系统的运行可靠性高、故障率低、维修方便,取得良好的工作效果。本文以四自由度工业机械手为例,采用可编程序控制器(PLC)设计其控制系统。效率分析
一、机械手动作过程与要求
1、机械手的运动机构
①四自由度工业机械手动作过程如图所示,其中,1为立柱作180°的回转运动,2为沿立柱作上下移动,3为沿水平方向作 3 4 5
伸缩运动柱,4为手腕作180°的回转运动,
5为手指的夹紧、放松运动。对应每个动作 2
均装有行程到位检测开关、机械手减速作缓, 1
冲运动的检测开关用来作为PLC控制机械手
动作的输入信号,使其在运动过程中定位准确、平稳。
②控制的气动回路图及电磁阀动作表如图所示。
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y10
Y11
Y12
Y13
Y14
Y15
Y16
Y17
上升
+
上升缓冲
+
+
正摆
+
夹紧
+
伸出
+
+
伸出缓冲
+
+
+
正转
+
+
放松
缩进
+
缩进缓冲
+
+
反转
+
反摆
+
下降
+
下降缓冲
+
+
2、机械手的控制方式
(1)回原点控制:由操作面板上的选择开关选择回原点,再由回原点按钮进行控制,整个过程自动完成,并有回原点到位显示。
开始
(2)手动控制:由操作面板上的选择开关选择手动,再由面板上的按钮分别控制手动控制机械手的十个动作。
(3)自动控制方式,其动作流程图如图所示。
上升
a、步进控制:由操作面板上的选择
正摆
开关选择步进控制,每按一次起动按钮,
夹紧
机械手按动作顺序,向前执行一步动作。
正转
b、单周控制:由操作面板上的选择
开关选择单周控制,机器在原位时,按下
伸出
起动按钮,自动的完成一个执行周期的
放松
操作,操作完后机器又停在原位上。若在
缩进
执行过程中,按下停止按钮,则机器停留
反转
该步工序上。再按下起动按钮,则又从该
步工序继续工作,最后仍自动地停在原位
反摆
上。
下降
c、自动控制:由操作面板上的选择开关选择自动控制方式,机器在原位时,按下起动按钮,机器就连续周期地重复进行各步序工作。直到按下停止按钮,机器执行完最后一个工作周期返回原位,然后停机。
二、机械手控制的PLC造型及I/O分配
根据机械手的控制要求,所有的输入量均为开关量,且输入点为30点、输出点为23点,共计53点。为此,考虑预留一定的I/O余量及PLC硬件资源充分利用的要求,选用性能价格比较高的FXON-60MR可编程序控制器。
(一)、FXON-60MR性能简介
FXON-60MR基本单元输入继电器编号为X0-X7,X10-X17,X20-X27,X30-X37,X40-X43,共36点,输出继电器编号为Y0-Y7,Y10-Y17,Y20-Y27,共24点,内部有辅助继电器384点、保持继电器128点(电池支持),256个专用辅助继电器,及一些常用的定时器、计数器、状态器。
(二)、机械手PLC控制的PLC I/O表
输入地址
对应开关
名称作用
输入地址
对应开关
名称作用
X0
SA1-1
单一操作
X21
SB13
下降按钮
X1
SA1-2
返回原点
X22
SQ1
上升行程开关
X2
SA1-3
步进控制
X23
SQ2
上升缓冲检测开关
X3
SA1-4
单周控制
X24
SQ3
下降缓冲检测开关
X4
SA1-5
连续控制
X25
SQ4
下降行程开关
X5
SB1
返回原点按钮
X26
SQ5
正摆行程开关
X6
SB2
起动按钮
X27
SQ6
反摆行程开关
X7
SB3
停止按钮
X30
SQ7
伸出行程开关
X10
SB4
正转按钮
X31
SQ8
伸出缓冲检测开关
X