交叉桿自動檢測系統設計研究

李建偉

摘 要：本文要探討的交叉桿自動檢測系統，就是通過PLC控制機械手的升降、抓取、釋放、移動、窗戶的升降、小車的進退，且經過較為復雜的編程使這一系列的動作自動有序完成。

關鍵詞：交叉桿；自動檢測；系統；研究

1 PLC的控制特點

PLC集中了計算機的功能完善、靈活性、通用性強和繼電器控制系統的簡單、易懂、操作方便等優點，它與傳統繼電器邏輯控制和計算機控制相比，具有如下特點：

①可靠性高，抗干擾能力強；②硬件配套齊全，功能強，通用性好；③系統的設計、安裝、調試工作量少，維修方便；④聯網方便、便于系統集成。

由于PLC具有上述一系列優點，已經廣泛應用于冶金、化工、輕工、機械、電力、建筑、交通、運輸等行業。

由于該檢測環境比較惡劣，存在一定的電磁干擾，而且檢測室密閉不透光，這就使得交叉桿的定位要求比較高，同時機械手和暗室窗戶的動作順序和連貫性要求也比較高。因此，這些動作的順序就要涉及一些傳感器的使用，而PLC在這方面具有強大的功能，而且PLC的I/O接線只需將信號的設備（如傳感器、開關、按鈕等）與其輸入端子直接連接，將接收輸出信號執行控制任務的執行元件（接觸器、電磁閥等）與PLC的輸出端子直接連接。傳統繼電器控制中的一些中間繼電器、計時器、計數器等功能是由處理器內部完成的，這就大大減少了控制柜的設計、安裝、接線等工作量。而計算機控制還要在輸入、輸出接口上做大量工作，才能與現場設備連接，而且調試也比較煩瑣。PLC的故障率很低，并且具有完善的診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執行機構發生故障時，可以根據PLC上的指示燈或編程器提供的信息迅速地查明故障原因，用更滑模塊的方法可以迅速地排除PLC的故障。

2 基于PLC的交叉桿全自動檢測系統的設計

2.1 設計原理交叉桿全自動檢測系統的特點是快速、準確的將交叉桿由外部移動到銀光探傷機的工作位，為銀光探傷機的工作做輔助。

2.2 設計方案

2.2.1 機械結構方案的設計

根據工作環境的要求，該系統分為兩部分（一部分是輔助進料，一部分輔助出料，如圖1）。

圖1 交叉桿進、出料示意

該裝置通過減速電動機實現機械手的左、右移動，行程位置是靠安裝在主體架的接近開關控制。而機械手的動作是通過PLC控制氣缸的動作實現。

機械手升降（如圖2）是氣缸1動作實現，機械手對交叉桿的抓取和釋放是氣缸2實現。

4#電磁閥

5#電磁閥

6#電磁閥

1#接觸器

2#接觸器

7#電磁閥

8#電磁閥][輸入][輸出]

出料側I/O端子分布表

[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][名稱

小車移動

機械手抓取

機械手升降

機械手行走

窗戶升降][名稱

小車移動

機械手抓取

機械手升降

機械手行走

窗戶升降][輸入][輸出][I/O

端子

I2.3

I2.2

I1.6

I1.7

I1.4

I1.5

I1.2

I1.3

I2.0

I2.1][備注

磁性開關（近）

磁性開關（遠）

磁性開關（近）

磁性開關（遠）

磁性開關（近）

磁性開關（遠）

接近開關（近）

接近開關（遠）

磁性開關（近）

磁性開關（遠）][I/O

端子

Q2.3

Q2.2

Q1.6

Q1.7

Q1.4

Q1.5

Q1.2

Q1.3

Q2.0

Q2.1][備注

9#電磁閥

10#電磁閥

11#電磁閥

12#電磁閥

13#電磁閥

14#電磁閥

3#接觸器

4#接觸器

15#電磁閥

16#電磁閥]

③檢測系統程序設計（以進料側為例，出料側的工作原理和進料側相同，機械手的動作、窗戶的動作等工作順序不同）。

a機械手抓取交叉桿，首先要求交叉桿在小車上的定位，該定位是通過電磁閥控制氣缸伸縮，位置是通過磁性開關設定；

b機械手抓取交叉桿，通過氣缸1下降到交叉桿定位的位置，氣缸2動作抓取交叉桿，然后機械手回位；

c窗戶下降，該動作是通過電磁閥控制氣缸伸縮，位置是通過磁性開關設定；

d機械手行走，該動作是通過控制減速電動機的正、反轉使機械手到達設定位置；

e機械手釋放交叉桿，通過氣缸1下降到交叉桿定位的位置，氣缸2動作釋放交叉桿，然后機械手回位；

f機械手行走回位，窗戶上升。

在整個檢測系統程序中，我們加入了啟動、停止、復位功能。停止是防止機械手在動作中途發生意外而設定的；復位是為每次設備開機后，保證整個系統各部位全部處于初始位置，為下一步系統工作做好準備。

3 結束語

交叉桿檢測系統是一套全自動檢測系統，該系統采用氣動式驅動，動作快速，自動定位，控制性能好，而且不受外界環境影響，能夠在各種工作環境下完成檢測任務。原來需要3-4個人完成的任務，現在只需要1-2個人就可以完成，減少了人員配備，提高了工作效率。

參考文獻：

[1]李鳳閣，等.電氣控制與可編程控制器應用技術[M].機械工業出版社，2007.