PLC在機械設(shè)計中的應(yīng)用分析

申瀟

摘要：在了解PLC的應(yīng)用價值及機械手系統(tǒng)運行、操作方式的基礎(chǔ)上，從MCGS組態(tài)環(huán)境、功能設(shè)計等角度進行研究，旨在提高PLC在機械手、機械設(shè)計中的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：PLC；機械；應(yīng)用分析

中圖分類號：TP39 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0010-01

目前，PLC技術(shù)在機械手開發(fā)方面應(yīng)用較多，其中應(yīng)用效果比較好的設(shè)備有三自由度機械手，除此之外，還有3D機器人等，這些設(shè)備均能夠在3個方向上自由搬運物品[1]。使用PLC技術(shù)編寫系統(tǒng)程序，不僅可以簡化開發(fā)步驟，而且還能夠豐富系統(tǒng)功能，為系統(tǒng)安全控制提供了一定安全保障[2]。本次研究選用PLC作為系統(tǒng)控制中心，在系統(tǒng)運行過程中起到協(xié)調(diào)作用，從而達到控制機械手搬運的目的。

1 機械手系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運動方式

本文主要對三自由度機械手的結(jié)構(gòu)與運行方式進行研究，該設(shè)備采用圓柱坐標(biāo)類型，手臂沿著水平方向從左到右運行，通過伸縮步進電機實現(xiàn)上下控制。另外，設(shè)置設(shè)備底盤中直流電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)實現(xiàn)機械手順時針操作或者逆時針操作。該裝置的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)利用氣壓驅(qū)動原理，完成松開與加緊動作，同時借助電磁閥進行控制[3]。

根據(jù)搬運需求編寫相應(yīng)程序，使得機械手以A為起點運動到B點，在垂直方向與水平方向上設(shè)置4個限位開關(guān)，并在終點位置與原點位置安裝光接近開關(guān)。

2 PLC在三自由度機械中的具體應(yīng)用分析

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

本文設(shè)計的三自由度機械手系統(tǒng)采用的工作方式有兩種，分別是自動工作方式、手動工作方式。前者又可以分為4種工作方式，包括單周期、自動回到起點、連續(xù)運行、單步運行。

系統(tǒng)硬件部分選用的是三菱FX2N系列中晶體管輸出類型，將此類型PLC作為核心控制器，同時選取型號為SH-20403的步進電機驅(qū)動器進行驅(qū)動。如圖1所示為機械手外部接線設(shè)計圖。

三自由度機械手位于整個設(shè)備的右上方，當(dāng)?shù)妆P旋轉(zhuǎn)至開關(guān)X3位置時，機械手從加緊狀態(tài)恢復(fù)到松開狀態(tài)以后，機械手將重新返回起點。該裝置的手動控制按鈕用X10表示，按下這個按鈕以后，可以根據(jù)搬運需求，從X20至X27中挑選一個按鍵按下。編號為X11的按鈕功能為機械手自動返回起點；編號為X12的按鈕功能為單步運行；編號為X13的按鈕功能為單周期工作方式；編號為X14的按鈕功能為連續(xù)工作方式。按下功能按鈕以后，系統(tǒng)將自動運行。

2.2 軟件設(shè)計

PLC作用于三自由度機械手系統(tǒng)，需要從單步、單周期、連續(xù)工作等角度進行專項分，三自由度機械手系統(tǒng)運行需要處在原點狀態(tài)，以此確保系統(tǒng)執(zhí)行操作效果的相對提升。假設(shè)，三自由度機械手系統(tǒng)的運行無法保持原點狀態(tài)，可以利用PLC編程，對機械手臂的運動方式進行控制與調(diào)整，以限位控制的方式，優(yōu)化三自由度機械手系統(tǒng)的有效應(yīng)用價值，其執(zhí)行操作的方式是以上移移動為中心，并從限位控制的角度，實現(xiàn)系統(tǒng)運動控制效果的相對提升。三自由度機械手系統(tǒng)應(yīng)用的功能實現(xiàn)，是以下降、夾緊、上升、逆時針轉(zhuǎn)動、左移、下降、松開、上升、右移及順時針轉(zhuǎn)動為中心，以程序擬定的方式，確保三自由度機械手系統(tǒng)操作具有可重復(fù)、可操作的特性。

在對三自由度機械手系統(tǒng)進行軟件編程及功能控制的過程中，是以PLC梯形圖為編程中心，在利用PLSY脈沖輸出指令的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)M8029置1的設(shè)定與調(diào)整。

2.3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)與分析

為解決系統(tǒng)脈沖矛盾糾紛，從YO輸出端，利用兩部繼電器解決上述問題，以繼電器的觸點控制與連接方式調(diào)整，實現(xiàn)繼電器與步進電機之間的有效連接，這對步進電機的脈沖輸入控制有積極作用。在完善三自由度機械手系統(tǒng)的過程中，以MCGS組態(tài)環(huán)境為中心，并以注重足組態(tài)環(huán)境界面控制的方式，實現(xiàn)人機交互的自動化設(shè)計。

優(yōu)化主界面及控制方式，是對機械手臂控制系統(tǒng)與操作界面之間的連接方式進行調(diào)整，以此突出系統(tǒng)本身的維護性及自動性能。最后，充分利用MCGS組態(tài)環(huán)境，可對機械手臂的運行軌跡、操作方式及生產(chǎn)應(yīng)用等方面進行控制與實時監(jiān)測，這對提高計算機系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)及機械手臂控制系統(tǒng)中的應(yīng)用價值有積極作用。

3 結(jié)語

通過對三自由度機械手系統(tǒng)中的PLC應(yīng)用進行分析，為解決步進電機抖動及失步現(xiàn)象，從三個自由度運動的角度進行調(diào)整，以此滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。在利用觸摸模式，對夾緊裝置的控制方式進行優(yōu)化時，是在MCGS組態(tài)環(huán)境應(yīng)用下進行控制，以此優(yōu)化人機交互方式。

參考文獻

[1]王浩，武利生，畢長平.PLC控制的等速運動實驗臺設(shè)計[J].機械設(shè)計與制造，2017（1）：156-159.

[2]康思聞，荊學(xué)東，魏鼎.基于PLC的硬幣包卷機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機械設(shè)計與制造，2013（5）：167-169.

[3]姜鑫.基于PLC的淬火壓床設(shè)計與控制[J].機械設(shè)計與制造，2016（8）：197-200.endprint