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PLC在機械手控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

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關(guān)鍵詞:PLC 機械手 控制系統(tǒng)

      1.1 機械手動作原理及示意圖

      機械手動作示意圖如圖1所示。其全部動作由汽缸驅(qū)動,而汽缸又由相應(yīng)的電磁閥控制。其中,上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。下降電磁閥通電時,機械手下降;下降電磁閥斷電時,機械手下降停止。只有上升電磁閥通電時,機械手才上升;上升電磁閥斷電時,機械手上升停止。同樣,左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機械手的放松/夾緊由一個單線圈(稱為夾緊電磁閥)控制。該線圈通電,機械手夾緊;該線圈斷電,機械手放松。

      當機械手右移到位并準備下降時,為確保安全,必須在右工作臺上無工作時才允許機械手下降。也就是說,若上一次搬運到右工作臺上的工件尚未搬走時,機械手自動停止下降。

    圖1機械手動作示意圖

      1.2 機械手動作過程

      機械手的動作過程如圖2所示。從原點開始按下啟動按鈕時,下降電磁閥通電,機械手開始下降。下降到底時,碰到下限位開關(guān),下降電磁閥斷電,下降停止;同時接通夾緊電磁閥,機械手夾緊,夾緊后,上升電磁閥開始通電,機械手上升;上升到頂時,碰到上限位開關(guān),上升電磁閥斷電,上升停止;同時接通右移電磁閥,機械手右移,右移到位時,碰到右移極限位開關(guān),右移電磁閥斷電,右移停止。此時,右工作臺上無工作,則光電開關(guān)接通,下降電磁閥接通,機械手下降。下降到底時碰到下限位開關(guān)下降電磁閥斷電,下降停止;同時夾緊電磁閥斷電,機械手放松,放松后,上升電磁閥通電,機械手上升,上升到極限時碰到極限位開關(guān),上升電磁閥斷電,上升停止;同時接通左移電磁閥,機械手左移;左移到原點時,碰到左極限開關(guān),左移電磁閥斷電,左移停止。至此,機械手經(jīng)過八步動作完成一個循環(huán)。

    圖2機械手動作過程

      1.3 機械手操作方式

      機械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式又分為單步、單周期和連續(xù)操作方式。

      手動操作:就是用按鈕操作,對機械手的每一種運動單獨進行控制。例如:當選擇上/下運動時,按下啟動按鈕,機械上升;按下停止按鈕,機械手下降。當選擇左/右運動時,按下啟動按鈕,機械手左移;按下停止按鈕,機械手右移。當選擇夾緊/放松運動時,按下啟動按鈕,機械手夾緊;按下停止按鈕,機械手放松。

      單步操作:每按一下啟動按鈕,機械手完成一步動作后自動停止。

      單周期操作:機械手從原點開始,按下啟動按鈕,機械手自動完成一個周期的動作后停止。在工作中若按一下停止按鈕,則機械手動作停止。重新啟動時需用手動操作方式將機械手移回到原點,然后按一下啟動按鈕,機械手又開始重新單周期操作。

    連續(xù)操作:機械手從原點開始,按一下啟動按鈕,機械手將自動地、連續(xù)地周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕,則機械手停止工作。重新啟動時,必須用手動操作將機械手移回到原點,然后按下啟動按鈕,機械手又開始重新連續(xù)工作。在工作中若按下復(fù)位按鈕,則機械手將繼續(xù)完成一個周期的動作后,回到原點自動停止。

    2 用戶所需輸入/輸出設(shè)備的確定

      2.1 輸入設(shè)備——用于產(chǎn)生輸入控制信號

      本設(shè)計中輸入設(shè)備應(yīng)包括以下幾種:①操作方式轉(zhuǎn)換開關(guān),該開關(guān)應(yīng)有手動、單步、單周期、連續(xù)等四個位置可供選擇。②手動時的運動選擇開關(guān)。該開關(guān)應(yīng)有上/下、左/右、夾緊/放松三個位置可供選擇。③啟動、停止及復(fù)位按鈕。開關(guān)及按鈕在操作屏上的布置如圖3所示。④位置檢測元件。機械手的動做是按行程原則進行控制的,其上限、下限、左限、右限的位置分別用限位開關(guān)來檢測。

    圖3 操作屏布置

      2.2 輸出設(shè)備——由PLC的輸出信號驅(qū)動的執(zhí)行元件

      本設(shè)計中輸出設(shè)備應(yīng)包括下降電磁閥、上升電磁閥、左移電磁閥、右移電磁閥、夾緊電磁閥等部分。為了對機械手原點位置進行指示,還要配置一個原點指示燈。

      總之,根據(jù)所確定的用戶輸入設(shè)備及輸出設(shè)備可知,PLC共需要15點輸入、6點輸出。

    3 PLC的選擇

      該控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的是步進控制,可以選擇使用一般PLC,用移位寄存器和移位指令宋編程,由于所需的I/O點數(shù)為15/6點,考慮機械手操作的工藝是固定的,PLC的I/O基本上可不留余量。考慮經(jīng)濟、維修等因素可選擇F1/F2系列可編程控制器。

      F1/F2系列PLC的CPU為8039單片機芯片,執(zhí)行時間為12/步,F(xiàn)1系列容量為1K。F2系統(tǒng)容量為2K步。儲存方式有機內(nèi)RAM、EPROM、EEPROM。輸入為直流24V。輸出有繼電器、晶體管和可控硅三種輸出方式。

      F1/F2系列PLC最大I/O點數(shù)為120點,可任意組合。用模擬量單元F2-6A-E后可進行模擬量控制。其中一臺F2-6A-E可處理四路A/D、2路D/A。一臺30點以上的主機可帶三個模擬量單元,共計可處理12路A/D、6路D/A,且不占用開關(guān)量點數(shù)。用定位控制單元F2-30GM可進行位置控制,驅(qū)動伺服電機或步進電機。F1/F2系列PLC除可用簡易型編程器外,還可進行圖形編程,用IBM計算機或其他兼容機進行編程。經(jīng)綜合考慮,可選擇F1/40M可編程控制器。

    4PLC的程序設(shè)計

      圖4為機械手控制總程序結(jié)構(gòu)框圖。在該結(jié)構(gòu)框圖中,當操作方式選擇開關(guān)置于“手動”時,輸入點X407接通,其輸入繼電器常閉接點斷開,執(zhí)行手動操作程序。

    圖4總程序結(jié)構(gòu)框圖

      當選擇開關(guān)置于“單步”、“單周期”、“連續(xù)”時,其對應(yīng)的輸入點X410、X411、X412接通,其輸入繼電器常閉接點斷開,執(zhí)行自動操作程序。

      在執(zhí)行自動操作程序時,如操作選擇開關(guān)置于“連續(xù)”時,啟動后輔助繼電器M200接通,程序自動循環(huán)。操作開關(guān)置于“單步”時,M200同樣接通,程序也可以循環(huán),但必須是每按一次啟動按鈕執(zhí)行一步。如果操作開關(guān)置于“單周期”或運行過程中按下復(fù)位按鈕時,則輔助繼電器M200復(fù)位,程序執(zhí)行完一個周期(即機械手回到原點)時自動停止。由于手動程序和自動程序采用了跳轉(zhuǎn)指令,因此這兩個程序段可以采用同一套輸出繼電器。

    5 結(jié)語

      該機械手在改用PLC控制以前,采用傳統(tǒng)的繼電器控制,其控制線路復(fù)雜,繼電器多;采用本程序控制之后,控制線路簡單化,省去了全部繼電器,安裝十分方便,并且保證了系統(tǒng)運行的可靠性,減少了維修量,提高了工效,社會經(jīng)濟效益得到明顯提高。

     

     

    (審核編輯: 智匯李)

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