夾鉗系統的精確定位與自動運行

李 鵬 黃文濤

(河南華東工控技術有限公司，河南 鄭州 454950）

1 介紹夾鉗裝置

本文所描述的夾鉗，是一種特殊的起重設備，具有手動、自動和檢修三種工作模式。夾鉗主要分為三個工作機構，分別為夾鉗開閉、 夾具升降以及大車的左右平移。采用西門子S7-300 PLC 和TP177A 觸摸屏，ABB 公司的ACS800 變頻器，歐姆龍絕對值編碼器以及接近開關等設備的共同配合，使得夾鉗在多個工作實現精確定位和各個機構的正常動作。

2 夾鉗的電氣系統的主要硬件配置

PLC:6ES73136CF030AB0

變頻器：ACS800-01-060-3+P901+D150

觸摸屏：6AV66470AC113AX0

絕對值編碼器：E6C3-AG5C 1024P/R

接近開關：E2E-X18ME1-Z 2M DC24V

3 夾鉗的參數設置

調整變頻器的參數，輸入電機銘牌參數，設置多段速功能等；正確連接絕對值編碼器與PLC 的連線；根據工藝要求，編寫PLC 的程序，并在程序內驗證編碼器的接線；在觸摸屏內設置各個工位的精確位置，以及高位和低位的減速位置。

4 夾鉗的工作流程

4.1 夾鉗的檢修工作狀態

把狀態開關撥在檢修位置，夾鉗此時的操作就如同一臺普通的行車。夾鉗司機通過操作電氣操作臺上的主令來控制夾鉗的運行。司機可以通過主令控制夾鉗的上升和下降，控制大車的左右移動，大車分為四個檔位。司機還可以通過電氣操作臺上的夾鉗開按鈕和夾鉗關按鈕來控制夾鉗的打開和關閉。

注意：夾鉗在檢修工作狀態時，缺少PLC 程序內的各種保護，只有在夾鉗不能正常工作時才應急使用。一般的正常工作，不使用這種模式。

4.2 夾鉗的手動工作狀態

把狀態開關撥在手動位置，夾鉗將以手動模式工作。

司機首先按下夾鉗打開按鈕，直至夾具打開指示燈亮，此時代表夾具已打開。再拉起主令，直至上限位燈亮，此時表示夾具已升起。然后按下相應的工作位置的按鈕，如：按下6 號位按鈕，此時PLC 將根據絕對值編碼器所測量的位置與觸摸屏所設置的6 號位的精確脈沖做對比，自動在程序內判斷夾鉗現在所處的位置是在6 號位的左右方向，進而輸出相應的指令，控制變頻器向左或者向右高速運行。當夾鉗運行到6 號位附近——觸摸屏所設置的減速位置時，PLC 就不再輸出高速運行命令，只輸出低速命令，此時變頻器緩緩向6 號位運行。當夾鉗運行到6 號位正上方時，此時6 號位的接近開關就會點亮，將信號送入PLC，PLC 就會切斷變頻器的運行命令，夾鉗就會停止運行。同時，夾鉗的慣性能量通過制動電阻轉換成熱能釋放掉，進而實現夾鉗的快速停止。在這個時候，夾鉗正好停止在6 號位的正上方。司機推下主令，直至下限位燈亮，此時夾具已降到最低位，然后再按下夾具閉合按鈕，夾具關閉，將鋼坯抓住。司機再拉起主令，直到上限位。這個時候，夾鉗已經將鋼坯抓起。然后按下放料位按鈕，夾鉗就會自動運行到放料工位，運行方式同6 號位一樣。當夾鉗停在放料工位的正上方時，司機再推下主令，將夾具放下，最后按下夾鉗打開按鈕，將夾具打開，把鋼坯放在放料工位上，操作方法同上。至此，完成一個完整的手動操作周期。

注意：夾鉗在手動工作狀態時，如果夾具上限位燈未亮，夾鉗不允許左右運行，以免夾具撞到鋼坯或者工作人員；工位燈不亮，夾具不允許下降，以免將鋼坯放偏；夾具閉合燈和打開燈未亮時，夾具不允許上升或下降，以免夾具壓住鋼坯或者鋼坯未被抓緊而滑落。

4.3 夾鉗的自動工作狀態

把狀態開關撥在自動位置，夾鉗將以自動模式工作。

自動運行的前提是夾具必須處在打開狀態。此時，司機按下某個工位按鈕，以8 號位為例，夾具將會依次完成以下步驟：夾具自動上升到上限位——大車自動運行到8 號工位正上方并停止——夾具自動下降到下限位——夾具自動閉合，抱緊鋼坯——夾具自動上升到上限位——大車自動運行到放料工位——夾具自動下降到下限位，將鋼坯放在放料工位上——夾具自動打開——夾具自動上升到上限位。至此，完成一個自動運行周期。

注意：在自動工作狀態時的注意事項同手動狀態。

5 夾鉗運用的優勢

隨著社會的發展，企業對設備的工藝要求會越來越高，員工必須又快又好又安全地完成生產工作。誰能在激烈的市場競爭中提高生產效率，誰就能掌握主動權。運用此套夾鉗系統，可以極大地提高生產效率，節約人員的投入，節省操作員工的勞動強度，進而起到節能降耗、節約成本的功效。

[1]ACS800 標準應用程序7.x.

[2]S7-300 系統手冊.

[3]Wincc Flexible 2008 手冊.