基于三菱PLC技術的機械手自動控制

丁敏英

(湖南商務職業技術學院實訓中心,湖南長沙410205)

0 引言

在工業電氣自動控制系統中,機械手應用相當普遍,但傳統的控制系統由時間繼電器、中間繼電器、交流接觸器等組成,其系統觸點可靠性差,硬件接線復雜、故障率高,所以運用可編程控制器 (PLC)取代傳統的繼電器控制系統已是必然的趨勢[1].本論文針對機械手實際控制要求,將整個機械手控制系統分解回原點、手動、單步、單周期和自動循環五個部分[2],操作者可以根據實際工作的需要,靈活地選擇不同的工作方式;同時能適用于多品種傳送加工,提高設備的工作效率,減少設備的維修工作量,對類似設備控制系統的改造或設計也有一定的指導意義.

1 工作示意圖

如以下機械手移動工作動作示意圖和元件分布所示,機械手將工件從A點向B點傳送機械手上升、下降和左移、右移都是由雙線圈兩位電磁閥驅動氣缸來實現的.抓手對工件的松夾是由一個單線圈兩位電磁閥驅動氣缸完成的,只有在電磁閥通電時抓手才能抓緊.該機械手工作原點在左上方,按下降、夾緊、上升、右移、下降、松開、上升、左移的順序依次移動.它有回原點、手動、單步、單周期和自動循環五種工作方式[3].

圖1 機械手移動工作動作示意圖

圖2 機械手移動工作動作元件分布圖

2 工作方式

根據系統控制要求,設計回原點、手動、單步、單周期和自動循環五種工作方式,現說明如下：

2.1 手動方式 (X20)：使用各自的按鈕單獨接通 (分斷)各自的負載.

2.2 回原點 (X21)：按下此按鈕和輸入繼電器X25,機械手自動回原點.

2.3 單步運行 (X22)：每按一次啟動按鈕,前進一個工步.

2.4 單周期運行 (X23半自動)：在原點處按下啟動按鈕,自動運行一個工作過程后回到原點.若在中途按下停止按鈕則停止運行;再按下啟動按鈕,又從斷點處自動運行,完成工作過程后回原點.

2.5 連續運行 (X24全自動)：在原點處按下啟動按鈕,連續反復運行.若在中途按下停止按鈕,則運行完工作過程后回到原點[4].

3 I/O分配表

表1 機械手移動工作動作I/O分配表

4 外部接線圖

圖3 機械手移動工作動作外部接線圖

5 自動循環狀態流程圖

圖4 工件傳送機械手PLC自動循環控制狀態流程圖

6 程序梯形圖

6.1 初始化程序

運用狀態初始化功能指令IST與ST L指令一起,專門用來設置具有多種工作方式 (隨機選擇)的控制系統的初始狀態 (S0手動、S1回原點、S2自動)以及相關的特殊輔助繼電器的狀態即原點位置條件,可以大地簡化程序設計.

原點位置條件M8044：左移限位常開X4、上限位常開 (要求高出之)X2、放松常閉Y1(夾緊);初始狀態設置IST：X20為輸入繼電器的首元件;S20—S27為自動方式中狀態繼電器的范圍 (M8000為RUN監控器).

圖5 初始化程序梯形圖

6.2 手動方式程序

由相應按鈕完成 (上升X5、下降X10、左移X6、右移X11、放松X7、夾緊X12).

圖6 手動方式程序梯形圖

6.3 回原點程序

S1為回原點的初始狀態,自動返回原點后M8043為ON(此時所有的輸出繼電器變為OFF),返回原點的程序步專用S10—S19.

圖7 回原點程序梯形圖

6.4 自動程序 (包括半自動和全自動)

M8041(轉換成功)和M8044(原點位置條件)是自動程序初始步S2轉換到程序“第一步”S20的轉換條件.

圖8 自動程序梯形圖

7 結束語

本論文從機械手自動控制的實際需要出發,利用PLC對其電氣控制系統進行了改造,并給出了其PLC控制系統的硬件設計和梯形圖程序,經過PLC改造后的機械手控制系統,提高設備的工作效率,減少設備的維修工作量;同時操作者能夠根據實際工作需要,靈活地選擇回原點、手動、單步、單周期和自動循環五種不同的工作方式.實踐表明：該控制系統連線簡單、功耗低、可靠性高[5],值得借鑒和推廣.

[1]王平,周進.可編程控制器 (PLC)在煤礦架空人車控制系統中的應用 [J].煤炭技術,2006,(2)：23-24.

[2]羅及紅.全自動洗衣機控制電路的PLC自動控制 [J].電子世界,2012,(1)：57.

[3]王少華,劉曉魃.電氣控制與PLC應用 [M].長沙：中南大學出版社,2008,226.

[4]費建軍,吳勁松,等.危險工況下液壓支架推移桿的研究與分析 [J].煤礦機械,2010,(9)：125-127.

[5]羅及紅.臥式兩工位雙面鉆孔組合機床的PLC自動控制 [J].中國制造業信息化,2010,(7)：60.