基于PLC的机械手控制设计.docx

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1、基于PLC的机械手控制设计的42BYG250C型两相混合式步进电机，步距角为0.9/1.8，电流1.5A。M1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩；M2是纵轴电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是SH-20403型，该驱动器采用1040V直流供电，H桥双极恒相电流驱动，最大3A的8种输出电流可选，最大64细分的7种细分形式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在1040VDC之间选择。一般来讲较高的额定电源电压有利于进步电机

2、的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器最大输出电流值为3A/相(峰值)，通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9A到3A以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行形式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。机械手构造图2.伺服电机及其驱动器机械手的旋转动作采用松下伺服电机A系列小惯量MSMA5AZA1G，其额定输出50W、100/200V共用，旋转编码器规格为增量式(脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线；有油封，无制动器，

3、轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应进步2倍，到达500Hz；定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性缺乏，进而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构玉成闭环控制，进一步进步系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有RS-485、RS-232C通讯口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为A系列MSDA5A3A1A，适用于小惯量电动机。3.直流电机可盘旋360的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司消费的57BL1010H1无

4、刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司消费的BL-0408驱动器，其采用2448V直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。4.旋转编码器在可盘旋360的转盘机构上，安装有OMRON公司消费的E6A2增量型旋转编码器，5.PLC的选型根据系统的设计要求，选用OMRON公司消费的CPM2A小型机。CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。CPM2A的CPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以

5、它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完好的通讯功能保证了与个人计算机、其它OMRONPC和OMRON可编程终端的通讯。这些通讯才能使四轴联动简易机械手能方便的交融到工业控制系统中。三软件编程1.软件流程图流程图是PLC程序设计的根底。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，最终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。根据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。软件流程图2.程序局部由于论文篇幅有限，这里只列出了开场两段程序，供读者参阅，见图3。程序列表四完毕语四轴联动简易机械手的各个动作和状态都由PLC控制，不仅能知足机械手的手动、半自动、自动等操纵方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成PLC工业局域网，实现网络通讯与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业消费流水线中。0