基于SIEMENS PLC的機(jī)械手控制分析

楊保香，武欣竹，韓斌慧

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

基于SIEMENS PLC的機(jī)械手控制分析

楊保香，武欣竹，韓斌慧

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

本文以機(jī)械手為研究對象，采用西門子S7—200 PLC對機(jī)械手的運(yùn)動過程進(jìn)行控制，這些運(yùn)動包括手臂上下、左右直線運(yùn)動，手爪夾緊、松開動作和機(jī)械手整體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動等。所采用的動力機(jī)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)，能夠做到精確控制。同時在多個行程開關(guān)傳感器的保護(hù)下，保證了這些運(yùn)動的精準(zhǔn)。

PLC；機(jī)械手；控制分析

機(jī)械手是現(xiàn)代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，成為現(xiàn)代制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。本文的控制系統(tǒng)采用小型S7—200 PLC，它適用于各種場合中的自動控制、檢測、監(jiān)測等，同時具備編程簡單、控制靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

1　機(jī)械手的控制系統(tǒng)分析

1.1控制要求

本文需要機(jī)械手按既定的動作，完成將傳送帶A上的物品等搬至B，其示意圖如圖1所示。

圖1　機(jī)械手動作示意圖

1.2控制系統(tǒng)設(shè)計的動作分析

（1）初始狀態(tài)：機(jī)械手處于原位狀態(tài)，即右限SQ3，下限SQ5受壓。（2）按下啟動按鈕，傳送帶B開始運(yùn)行，同時機(jī)械手從右下限開始上升。（3）機(jī)械手上升至上限位，SQ4動作，上升動作結(jié)束，同時機(jī)械手開始左旋動作。（4）機(jī)械手旋轉(zhuǎn)至左限位，SQ2動作，左旋動作結(jié)束，同時機(jī)械手開始下降動作。（5）機(jī)械手下降至下限位，SQ5動作，下降動作結(jié)束，同時傳送帶A開始起動。（6）傳送帶A將工件送入光電開關(guān)檢測區(qū)，SQ6動作，傳送帶A停止運(yùn)行，同時機(jī)械手開始抓物動作。（7）機(jī)械手抓住工件，SQ1動作，抓物動作完成，同時機(jī)械手再次上升。（8）機(jī)械手上升至上限位開關(guān)SQ4動作，上升動作停止，同時機(jī)械手開始右旋動作。（9）機(jī)械手右旋至右限位，SQ3動作右旋動作停止，同時機(jī)械手開始下降動作。（10）機(jī)械手下降至下限位，SQ5動作，下降動作結(jié)束，同時機(jī)械手開始放物動作，延時5 s后，放物動作完成。

2　動力裝置的選擇

機(jī)械手要求精度非常高，所以系統(tǒng)采用的是步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，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?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)宋控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

表1 I/O端口分配表

3　I/O端口分配表

本文的機(jī)械手控制系統(tǒng)所采用的PLC是SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200 CPU226型。一共使用了8個輸入點(diǎn)。8個輸出點(diǎn)。I/O分配如表1所示。

4　控制分析

整個機(jī)械手的控制流程如圖2所示。

5　結(jié)語

實(shí)踐證明PLC在機(jī)械手控制系統(tǒng)中起到了十分重要的作用。但在PLC控制的過程中，還有諸多問題需要注意。本文就控制過程中的幾項(xiàng)關(guān)鍵問題提出了自己的一些看法。實(shí)踐證明，PLC控制下的機(jī)械手在自動化搬運(yùn)方面取得了良好的效果。

[1] 張應(yīng)金.PLC在機(jī)械手搬運(yùn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化博覽，2008.02.

[2] 陳蘊(yùn)基.基于RS.422總線的PLC控制系統(tǒng)的研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報：交通科學(xué)與工程版，2003.27(2).

[3] 張波.多功能上下料用機(jī)械手液壓系統(tǒng)[J].液壓與氣動，2002.2.

圖2　控制流程圖

TG65

B

1671-0711（2016）09（上）-0106-02

本文為西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014年度院級課題“3KG級高速桁架機(jī)械手及料倉的設(shè)計與分析”（項(xiàng)目編號：14XK-ZL001）的階段性成果。