氣動(dòng)機(jī)械手的PLC控制

鮑小春+馬天才

摘 要：介紹了氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)的組成、氣動(dòng)原理和MOV_B指令的用法，討論了MOV_B指令在機(jī)械手搬運(yùn)過程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)機(jī)械手；MOV_B指令

1氣動(dòng)機(jī)械手的組成

我廠機(jī)械采用電控氣閥——?dú)飧昨?qū)動(dòng)。檢測(cè)采用磁性開關(guān)、光電開關(guān)、接近開關(guān)、行程開關(guān)等工業(yè)上常用的傳感器發(fā)出檢測(cè)信號(hào)。機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)能完成四個(gè)自由度動(dòng)作：手臂伸縮、手臂旋轉(zhuǎn)、手爪上下、手爪緊松。手爪提升氣缸：提升氣缸采用雙向電控氣閥控制，氣缸伸出或縮回可任意定位；雙桿氣缸：機(jī)械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制；旋轉(zhuǎn)氣缸：機(jī)械手臂的正反轉(zhuǎn)，由雙向電控氣閥控制；磁性傳感器：檢測(cè)手爪提升氣缸處于伸出或縮回位置；手爪：抓取物料由單向電控氣閥控制，當(dāng)單向電控氣閥得電，手爪夾緊時(shí)磁性傳感器有信號(hào)輸出，單向電控氣閥斷電，手爪松開；接近傳感器：機(jī)械手臂正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)到位后，接近傳感器信號(hào)輸出；緩沖器：旋轉(zhuǎn)氣缸高速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)到位時(shí)，起緩沖減速作用。

2氣動(dòng)機(jī)械手氣動(dòng)原理

氣動(dòng)主要分為兩部分：第一部分，氣動(dòng)執(zhí)行元件部分有單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸。第二部分，氣動(dòng)控制元件部分有單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥、磁性限位傳感器。

雙向電控閥用來(lái)控制氣缸進(jìn)氣和出氣，從而實(shí)現(xiàn)氣缸的伸出、縮回運(yùn)動(dòng)。電控閥內(nèi)裝的紅色指示燈有正負(fù)極性，如果極性接反了也能正常工作，但指示燈不會(huì)亮。雙向電磁閥示意圖圖2所示。單向電控閥用來(lái)控制氣缸單個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣缸的伸出、縮回運(yùn)動(dòng)。單向電磁閥示意圖圖3所示，與雙向電控閥區(qū)別在雙向電控閥初始位置是任意的可以隨意控制兩個(gè)位置，而單控閥初始位置是固定的只能控制一個(gè)方向。

3控制方案

本控制采用西門子PLC作為控制器，通過用戶程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)的邏輯控制，可靠實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的啟、停和各種動(dòng)作。PLC全部采用開關(guān)量控制，輸入量包括啟動(dòng)、停止、送物料出、手爪夾緊點(diǎn)、手爪提升、手爪下降、手臂伸出、手臂縮回、手臂左轉(zhuǎn)、手臂右轉(zhuǎn)、緊急停止，共12點(diǎn)；輸出量包括手爪夾緊、手抓松開、手抓下降、手抓提升、手臂伸出、手臂縮回、手臂左轉(zhuǎn)、手臂右轉(zhuǎn)，共8點(diǎn)。因此選用S7-200CPU226CN完全能夠滿足要求。I/O口地址分配如表1所示?？刂瞥绦蛑噶钸x擇MOV指令。

3.1MOV指令介紹

MOV指令有MOVB，MOVW，MOVD，MOVR四類，分別是字節(jié)傳送、字傳送，雙字傳送、實(shí)數(shù)傳送。根據(jù)表1可知，機(jī)械手一個(gè)流程總共有12個(gè)動(dòng)作，一個(gè)字節(jié)的最大存儲(chǔ)數(shù)值是255，所以選用字節(jié)傳送就能滿足編程要求。

在梯形圖中，字節(jié)傳送指令以功能框的形式編程，如圖4所示，指令名稱為MOV_B。當(dāng)允許輸入EN有效時(shí)，將一個(gè)無(wú)符號(hào)的單字節(jié)數(shù)據(jù)IN傳送到0UT中。IN和0UT的尋址范圍如表2所示。

3.2程序編寫

控制程序如圖3所示，程序編寫使用了MOV_B指令，給VB0中存放不同的數(shù)值，機(jī)械手就有不同的動(dòng)作，比如VB0=1時(shí)，機(jī)械手手臂伸出，VB0=2時(shí)，機(jī)械手手臂下降。SM0.1在上電時(shí)執(zhí)行一次掃描周期，將VB0存儲(chǔ)地址中的值清零，為機(jī)械手的正確動(dòng)作做好準(zhǔn)備。當(dāng)機(jī)械手走完一個(gè)流程時(shí)（即第12個(gè)動(dòng)作走完），對(duì)VB0存儲(chǔ)地址中的值清零，為機(jī)械手下一流程動(dòng)作做好準(zhǔn)備。

4結(jié)束語(yǔ)

氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中應(yīng)用非廣泛，其控制方法也很多，有用步進(jìn)指令控制的、也有寄存器左移指令控制的……，用MOV_B指令控制機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)是借鑒了企業(yè)的做法。在工廠，工人師傅希望用最簡(jiǎn)單的方法解決問題，并且他們習(xí)慣將問題順序處理。這種方法在教學(xué)中也得到了驗(yàn)證，學(xué)生容易、也樂意接受，并且試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，利用PLC傳送指令控制機(jī)械手完成各種動(dòng)作，具有較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

作者簡(jiǎn)介：

鮑小春，男，主要從事于機(jī)械檢修與機(jī)電一體化設(shè)備控制的研究工作。

馬天才，男，長(zhǎng)期從事于工業(yè)電氣控制和電機(jī)控制的研究工作。