PLC机械手控制的实现1

PLC机械手控制的实现 目 录 目 录 .................................................................. 1 摘要 ................................................................... 2 关键词 ................................................ 错误！未定义书签。 1.前言 ................................................................. 2 2机械手的工作原理 ..................................... 错误！未定义书签。 2.1机械手的概述 ................................... 错误！未定义书签。 2.2机械手的结构及工作方式 ......................... 错误！未定义书签。 3．机械手控制程序设计 6 3.1输入和输出点分配表及原理接线图 3.2控制程序 ......................................................... 7 4.梯形图及指令表 ...................................................... 10 4.1梯形图 ......................................................... 10 4.2指令表 ......................................................... 11 4.3指令表 12 5.结束语 13 参考文献 .............................................................. 13

PLC机械手控制的实现 摘要 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器. 机械手是一种能自化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器， 本文介绍的是机械手模型基于 PLC 的控制系统设计机械手模型基于 PLC 的控制系统设计。通过对机械手 的各功能实现形式和控制方式研究.进行 PLC 控制系统的硬件结构和软件程序设计。 关键词

机械手 可编程控制器【PLC】 1. 前言 机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 2.机械手的工作原理

2.1机械手的概述 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如： a.机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。 b在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。 c可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。 d可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。 e宇宙及海洋的开发。 f军事工程及生物医学方面的研究和试验。

2.2 机械手的结构及工作方式

手爪、 手爪平移横轴、水平移动竖轴、升降、立柱旋转、横轴电动机、竖轴电动机、底盘、底盘电动机 A. 机械手工作流程 机械手工作流程是：开始运行后，如果机械 手不在初始位置上，步进电动机开始运转 (横轴向手抓方向移动，竖轴向上移动)。归位后首 先横轴步进电动机工作，横轴前伸；前 伸到位后，手爪电动机得电带动手爪旋转；当传感器 检测到限位磁头时，电动机停止， PLC 控制电磁阀动作，手张开；延时一段时间，竖轴步进 电动机工作，竖轴下降；下降 到位后，电磁阀复位，手爪夹紧；延时过后，竖轴上升，同时 横轴缩回、底盘电动机带动 底盘旋转；当横轴、竖轴、底盘都到位后，横轴前伸；到位后手 爪旋转，然后竖轴下降， 电磁阀动作，手爪张开；延时后竖轴上升复位，然后开始下一周期 动。 B.控制要求 a.手臂上下直线运动。b.手臂左右直线运动。C.手腕旋转运动。d.手 爪夹紧动作。 e.机械手整体旋转运动。 手臂采用步进电机驱动，由 PLC 发出控制脉冲控 制步进电动机运转,实现手臂的进给 和定位，手爪采用气压驱动。

机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。 1、机械手传送工件系统示意图，如图1所示。

图1 机械手传送示意及操作面板图 3.机械手控制程序设计 3.1 输入和输出点分配表及原理接线图 表1 机械手传送系统输入和输出点分配表

名 称 代号 输入 名 称 代号 输入 名 称 代号 输出 启动 SB1 X0 夹紧 SB5 X10 电磁阀下降 YV1 Y0 下限行程 SQ1 X1 放松 SB6 X11 电磁阀夹紧 YV2 Y1 上限行程 SQ2 X2 单步上升 SB7 X12 电磁阀上升 YV3 Y2 右限行程 SQ3 X3 单步下降 SB8 X13 电磁阀右行 YV4 Y3 左限行程 SQ4 X4 单步左移 SB9 X14 电磁阀左行 YV5 Y4 停止 SB2 X5 单步右移 SB10 X15 原点指示 EL Y5 手动操作 SB3 X6 回原点 SB11 X16 连续操作 SB4 X7 工件检测 SQ5 X17

3.2 控制程序 操作系统 操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图3所示。 - 6 -

其原理是： 把旋钮置于回原点，X16接通，系统自动回原点，Y5驱动指示灯亮。再把旋钮置于手动，则X6接通，其常闭触头打开，程序不跳转（CJ为一跳转指令，如果CJ驱动，则跳到指针P所指P0处），执行手动程序。之后，由于X7常闭触点，当执行CJ指令时，跳转到P1所指的结束位置。如果旋钮置于自动位置，（既X6常闭闭合、X7常闭打开）则程序执行时跳过手动程序，直接执行自动程序。

回原位程序 回原位程序如图4所示。用S10~S12作回零操作元件。应注意，当用S10~S19作回零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器M8043置1。 - 7 -

手动单步操作程序 如图5所示。图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。

自动操作程序 自动操作状态转移见图6所示。当机械手处于原位时，按启动X0接通，状态转移到S20，驱 - 8 -

动下降Y0，当到达下限位使行程开关X1接通，状态转移到S21，而S20自动复位。S21驱动Y1置位，延时1秒，以使电磁力达到最大夹紧力。当T0接通，状态转移到S22，驱动Y2上升，当上升到达最高位，X2接通，状态转移到S23。S23驱动Y3右移。 移到最右位，X3接通，状态转移到S24下降。下降到最低位，X1接通，电磁铁放松。为了使电磁力完全失掉，延时1秒。延时时间到，T1接通，状态转移到 S26上升。上升到最高位，X2接通，状态转移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始状态，再开始第二次循环动作。 在编写状态转移图时注意各状态元件只能使用一次，但它驱动的线圈，却可以使用多次，但两者不能出现在连续位置上。因此步进顺控的编程，比起用基本指令编程较为容易，可读性较强。 7、机械手传送系统梯形图 如图7所示。图中从第0行到第27行为回原位状态程序。从第28行到第66行，为手动单步操作程序。从第67行到第129行为自动操作程序。这三部分程序（又称为模块）是图3的操作系统运行的。 回原位程序和自动操作程序。是用步进顺控方式编程。在各步进顺控末行，都以RET结束本步进顺控程序块。但两者又有不同。回原位程序不能自动返回初始态S1。而自动操作程序能自动返回初态S2。

4.梯形图及指令表 4.1 梯形图