多功能機械手控制系統(tǒng)設計

摘要：本文設計了基于PLC的多功能機械手控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)手動/自動工作方式，其中自動工作方式時還可實現(xiàn)回原點、單周期和連續(xù)3種工作模式控制。

關鍵詞：機械手PLC工作方式子程序嵌套

1 概述

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機械手控制系統(tǒng)廣泛應用于各種工業(yè)現(xiàn)場，所謂機械手控制系統(tǒng)，將機械手的運行通過一整套系統(tǒng)進行控制。這種控制系統(tǒng)使機械手擁有很高的效率性、實用性和低造價，同時具有移動和操作功能[1]。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的進行數字運算操作的電子裝置，PLC已經成為現(xiàn)代制造工業(yè)四大支柱之一[2]。

2 控制要求

①機械手具有手動/自動兩種工作方式，其中自動工作方式時可實現(xiàn)回原點、單周期、和連續(xù)3種工作模式；②手動操作時按下下降按鈕，機械手下降，按下夾緊按鈕后機械手夾緊，然后按下上升按鈕機械手上升，接著按下右行按鈕后機械手右行，再按下下降按鈕機械手下降，此時按下松手按鈕機械手松開，再按下上升按鈕機械手上升，最后按下左行按鈕機械手左行到原點后停止；③自動操作時若機械手不在原處，應首先使機械手停在原處，然后閉合開關后機械手按照下降→夾緊→上升→右移→下降→松開→上升→左移順序連續(xù)工作；④若機械手自動工作時斷開開關，則機械手完成當前工作周期回到原處后再停止，機械手工作時只要按下急停按鈕，機械手就立刻停止運行，機械手位于原處時指示燈點亮。

3 系統(tǒng)方案設計

3.1 硬件系統(tǒng)設計 多功能機械手控制系統(tǒng)核心采用西門子公司的S7-200中的CPU226為主機，輸入信號需要一個方式選擇開關，當開關斷開時選擇手動工作方式，當開關閉合時選擇自動工作方式。手動工作方式時各步都需要一個控制按鈕實現(xiàn)手動操作。自動工作方式時需要兩個開關，一個開關為單周期/連續(xù)模式選擇開關，開關閉合時為連續(xù)模式，否則為單周期模式，另一個開關為回原點控制開關，開關閉合時機械手回原點。另外自動控制中還需要一個急停按鈕。機械手的上升、下降、左移、右移、夾緊電磁閥各需要一個輸出信號控制，原點用指示燈顯示用一個輸出信號控制。另外，夾緊電磁閥得電1s后機械手夾緊，夾緊電磁閥失電1s后機械手松開。多功能機械手I/O資源分配表如表1所示：

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3.2 軟件系統(tǒng)設計 多功能機械手控制系統(tǒng)程序結構由主程序和子程序組成，主程序實現(xiàn)手動和自動子程序調用，手動子程序完成機械手各種手動操作，自動控制子程序完成機械手單周期/連續(xù)操作，同時通過嵌套調用回原點子程序完成回原點操作。多功能機械手控制系統(tǒng)主程序如圖1所示，手動控制子程序如圖2所示，自動控制子程序如圖3所示，回原點子程序如圖4所示：

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由以上梯形圖程序可見采用子程序調用及嵌套調用，使得程序結構清晰，且可以實現(xiàn)手動控制與自動控制分別調試，同時在自動控制方式時，可以單獨調試回原點、單周期及連續(xù)功能，使得多功能機械手控制系統(tǒng)便于調試及維護。

參考文獻：

[1]孫開敏.機械手控制系統(tǒng)的設計[J].科技信息，2012（3）：192.

[2]郝敏釵.PLC控制系統(tǒng)設計與實踐項目教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013.

[3]李林鑫.基于迭代學習的機械手運動控制系統(tǒng)設計[D].浙江工業(yè)大學，2013.

作者簡介：李英輝（1979-），男，河北石家莊人，碩士，石家莊職業(yè)技術學院講師，研究方向：電氣控制。