基于PLC控制搬运机械手研究.docx

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1、基于PLC控制搬运机械手研究 摘要:本文以日本三菱FX2N型的PLC为基础,介绍PLC在机械手搬运限制中的应用。该系统具有稳定、牢靠的性能。 关键词:PLC;机械手;搬运;牢靠 一、PLC限制搬运机械手的限制系统 1.机械手的组成 所谓机械手,就是具有和人的手臂相像的动作,取放物体或进行其它操作的机械装置。在当今社会,机械手已经成为人类真正的“手臂”。 机械手主要由执行结构、驱动系统、限制系统以及位置检测装置等组成。 (1)执行结构 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件,有的还要增设行走机构。 A、手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同,可分为加持式和吸附式手部。 B、手腕是连接手臂和手

2、部,起调整或变更工件方位的作用。 C、手臂是支撑手臂和手部的部件,用以变更工件的空间位置。 D、立柱是支撑手臂的部件,立柱也可以是手臂的一部分,手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有亲密的关系。 E、行走机构,机械手为了完成远距离操作和扩大运用范围,可以增设滚轮行走机构。滚轮式行走机构可分为有轨和无轨两种。 执行机构是机械手的基础部分,机械手执行机构的各个部件和驱动系统安装在基座上,起支撑和连接的作用。 (2)驱动系统 机械手的驱动系统是驱动执行机构运行的传动装置。常用的有液压传动、气压传动、电力传动和机械动等四种形式。 A、液压传动是以油液的压力来驱动执行机构运动。 B、气压传动是以压

3、缩空气的压力来驱动执行机构运动。其主要特点是介质来源便利、动作快速、结构简洁、成本低。但是,由于空气的可压缩性,故稳定性较低,气源压力较低。适用于高速、轻载、高温柔粉尘较大的工作环境。 C、机械传动是由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动。 D、电力传动是由特别结构的感应电动机、直流电机、功率步进电机干脆驱动执行机构运动。因为不须要中间转换机构,故机械结构简洁。 (3)限制系统 有电气限制和射流限制两种,常见的为电气限制。它是机械手的重要组成部分,它支配机械手按规定的程序运动,并记忆人们给机械手的指令信息(如动作依次、运动轨迹、运动速度刚好间),同时按其限制系统的信息对执行

4、机构发出指令,必要时可对机械手的动作进行监视,当动作有错误或发生故障时发出报警信号。 (4)位置检测装置 限制机械手执行机构的运动位置,并随时将执行机构的实际位置反馈给限制系统,并不断的与设定位置进行比较,然后通过限制系统进行调整,从而是执行机构以肯定的进度达到设定位置。 2.气动机械手 现在的自动化机械手在动力源上主要采纳液压驱动和气压驱动,本课题设计的是近距离自动移动式机械手臂,所以选气压驱动。 (1)气动执行机构 气动机构由气缸和气动马达组成。气缸是把压缩空气的压力能转换为机械能能量的转换装置。它可以输出力,驱动工作部分做往复直线运动或往复摇摆。气缸分为单向作用和双向作用。气动马达是把压

5、缩空气的压力能量转换机械能能量的转换装置,其作用同于液压传动的油马达。它输出力矩,驱动机构做回转运动。 (2)空气限制阀 A、压力限制阀分为:调压阀、平安阀、依次阀。 B、流量限制阀是用来调整和限制压缩空气的流量、流速以变更执行机构的工作速度。其主要有节流阀、单向截流阀和排气节流阀等。 3.系统的限制要求 机械手的动作过程:从原点起先,按下启动按钮,下降电磁阀通电,机械手下降;遇到下限限位开关时,下降电磁阀断电,机械手下降停止;同时接通夹紧电磁阀,机械手夹紧;夹紧后,上升电磁阀通电,机械手上升;遇到上限限位开关时,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通左移电磁阀,机械手左移,遇到左限位开关时,左移

6、电磁阀断电,左移停止;若此时桌面上无物料时,光电开关接通,下降电磁阀通电,机械手下降,遇到下限限位开关时,下降电磁阀断电,下降停止;同时夹紧电磁阀断电,机械手放松;上升电磁阀通电,机械手上升,遇到上限限位开关时,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通右移电磁阀,右移电磁阀通电,机械手右移;遇到右限位开关时,机械手停止右移。机械手回到原点,完成一个周期的运动。 二、限制系统硬件的选择 1、PLC的选择 (1)输入输出点数的估算 输入输出点的估算很重要,在估算时要考虑适当的余量,通常在统计的输入输出点数基础上增加10%-20%的余量,这就有利于PLC有效的限制。 (2)存储器容量的估算 可编程序限制器

7、本身的硬件存储单元就是存储器容量,它是存储器中用户应用项目所运用存储单元的大小,由此可以看出存储器的容量大于程序容量。 (3)PLC限制功能的选择 PLC的限制功能有许多,包括运算功能、限制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等。本课题设计在限制功能选择上并没有包含PLC的全部功能,但有几项功能是这次设计所必需的。 (4)可编程限制器机型的选择 确定用三菱公司生产的FX系列的可编程限制器作为机械手的限制器。 2.传感器的选择 本设计所选用的传感器是由深圳市联兴特传感技术有限公司生产的,其名称是Anyload247系列微型传感器。 3.I/O接线图 系统限制电路设计主要是PLC的输入、输

8、出接线图设计,依据机械手的动作过程和限制要求,确定PLC的型号和传感器,合理安排输入、输出点,得到系统的PLC输入、输出接线图,如下所示: 参考文献 1李国平著,基于PLC限制的气动机械手试验装置的研制J,液压与气动,2003 2李乃夫著,可编程限制器原理、应用,北京,中国轻工业出版社,2003 3常晓玲著,电气限制系统与可编程限制器,北京,机械工业出版社,2004 4邓星钟著,机电传动限制M,华中科技高校出版社,2001 作者简介:刘兰波,黑龙江鸡西,邮编:158101,11010年10月诞生,黑龙江省鸡西人,性别:男,副教授,硕士,探讨方向:电气工程 (责任编辑娄润忠) 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页