自动生产线机械手的PLC控制系统设计.docx

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1、自动生产线机械手的PLC控制系统设计王成琼（内江职业技术学院四川内江 641000）摘 要： 本文简要介绍了自动生产线传送带上机械手的工作过程，对机械手PLC控制系统的软硬件设计作 了详细的分析研究。关键词：机械手；PLC；控制系统；顺序功能图Designing of PLC Control System on the Auto-producting LineWang cheng-qiong(Neijiang Vocational & Technical College ,Neijiang 641000)Abstract:This essay introduces the working pr

2、ocesses of mechanical manipulator on the auto-production transporting line and it also give a deeply detailed analysis on the software and hardware designing of PLC the control systerm.keywords: Mechnical Manipulator ;PLC;Control system;SFC1引言工业自动生产线应用非常普遍，一般生产线的长度是有限的，为把物料从一条生产线搬 运到另一条生产线上，常常采用工业机械

3、手，以提高生产效率。机械手是指能够自动抓取、 操作的装置。机械手一般由执行系统、驱动系统、控制系统组成，主要完成移动、转动、抓 取等动作。工业机械手的电气控制系统是通过控制气缸电磁换向阀来实现不同的动作的，有 采用单片机控制的，也有采用可编程控制器（简称PLC）来控制的。若采用单片机控制，由 于电磁阀的工作电压高于单片机的+5伏电源，所需驱动电流较大，因而须设计功率接口电 路，还要进行抗干扰及其可靠性的设计。若采用PLC控制，因PLC具有高可靠性，灵活性好, 丰富的接口，易于使用和维护等优点，则无需考虑上述问题。2机械手的工作过程及控制要求自动生产线机械手的动作示意图如图1所示。图1机械手搬物

4、动作示意图传送带A为步进式传送物件，每当机械手从A上取走一个物件时，该传送带向前步进一 个步距，将使机械手在下一个工作循环取走物件。图中传送带A、B分别由电动机M1M2驱 动，机械手的回转运动由气动阀Y1Y2控制，机械手的上下运动由Y3Y4控制，机械手的夹 紧与放松由气动阀Y5控制。位置信号分别为：右旋到位行程开关为SQ1,左旋到位行程开关为SQ2,手背上升到位 行程开关为SQ3,下降到位行程开关为SQ4,其工作流程图如图2所示。图2机械手工作流程图工作过程如下：从原点开始（机械手在右限、下限位置），当按起动按钮，机械手松开, 传送带B开始运行，机械手从原点开始上升，上升到位时，碰到上限行程开

5、关，上升电磁 阀断电，上升结束；机械手开始左旋，左旋到位，碰到左行程开关，左旋电磁阀断电，左旋 动作结束；机械手开始下降。下降到底时，碰到下限行程开关，下降电磁阀断电下降动作结 束，传送带A起动。传送带A向机械手方向前进一个物件的距离后停止机械手开始抓物。 机械手抓工件，抓物延时1s时间，抓物动作结束；上升运动开始，上升到位时，碰到上限 行程开关，上升电磁阀断电，上升结束；机械手开始右旋，右旋到位，碰到右限行程开关, 右旋电磁阀断电，右旋动作结束；机械手开始下降，下降到底时，碰到下限行程开关，下降 电磁阀断电下降动作结束，放松物件，经At延时，放物动作结束；一个工作循环完毕。系 统中传送带B随

6、机械手起动而开始连续运行，随工作结束而停止。3系统结构设计3.1 PLC选型及I/O地址分配根据机械手的硬件结构，PLC输入信号有起动、停止、连续/单循环选择、右限、上限、 下限、抓物测量和物体测量，共10个输入点；机械手的输出信号有传送带A,传送带B、 左旋，右旋，上升、下降、抓物和放物共7个输出点。综合分析系统要求，考虑系统的经济 性合技术指标，选用三菱公司微型PLCFX1S-30MR。表1输入信号地址分配表功能说明器件代号地址号功能说明器件代号地址号回转缸右限开关SQ1X0循环执行SA2X5回转缸左限开关SQ2XI手动启动SB1X6手臂上升开关SQ3X2手动复位SB2X7手臂下降开关SQ

7、4X3手动到原点SB3X10单步执行SA1X4紧急停止SB4XII表2输出信号地址分配表功能说明器件代号地址号功能说明器件代号地址号气缸右旋YV1Y1夹紧与放松YV5Y5气缸左旋YV2Y2传送带A运行Ml(KAl)Y0手臂上升YV3Y3传送带B运行M2(KA2)Y6手臂下降YV4Y43.2控制电路的设计机械手的PLC I/O电气接线图如图3所示。SQ1-SQ4,开关0-5分别接PLC的X0-X7、 X1O,X11 10个输入，输出Y1-Y5分别接电磁阀YV1-YV5,YO,Y6分别接KA1,KA2,即Ml,M2.图3机械手的PLC I/O电气接线图4软件设计机械手的控制系统设有手动、单步、单周

8、期、循环等工作方式。其控制要求为：按下复 位按钮回到原位（机械手在右限、下限位置），单步意味着每按下一次起动按钮，机械手执 行一步动作。单周期指执行一次动作循环，最后回到初始位置；循环则是机械手重复不断的 执行动作，直到按下复位或停止按钮为止。机械手的控制及动作线路由PLC的程序来实现, 本设计将程序分为自动程序、手动程序；其中自动程序包括单步、单周期和循环工作的程序。 手动主要用来硬件调试。梯形图中使用跳转指令使得自动程序和手动程序不会同时执行。针 对该系统控制规律是后一工步工作条件是以前一工步完成为前提，所以采用顺序功能图的设 计方法。机械手系统自动控制程序的顺序功能图如图4所示。5结束语

9、用可编程控制器设计的机械手电气控制系统线路简单，系统的可靠性高，功能强，整 个系统运行稳定、精确。同时还可根据需要对其进行功能扩展。如与自动化机床联合控制， 可组建自动化生产线。I S20AuT2S21T3-|SET| Y5-oT4$24|$23|S22|Kh Tonz YnV Kn 11nuT2ooAuY-90YS随旅延左下延MlsnzIui F4延抓X2 X4叼T由Q 丫3Y9T5 - - J1 |O T5 KI0XO Y2113Y1YQT6 _I HO T6 K10X5 s S 1 一 S 11 11 - n/ 旋时降时停物时 右延下延M2放延单步SOS20循环SETSO图4机械手自动程序顺序功能图参考文献1方承远 张振国.工厂电气控制技术刈 北京：机械工业出版社，20062廖常初.FX系列PLC编程及应用M北京：机械工业出版社，20063唐立平马俊峰.基于PLC的自由度机械手控制系统设计J液压气动与密封,2007 (4)4张群生.机械手的plc控制J装备制造技术.2007 (4)作者简介：王成琼(1981-),女，四川泸州人，内江职业技术学院教师，助教，研究方向为电气自动化。