基于SIEMENS PLC的機械手控制分析

楊保香，武欣竹，韓斌慧

（西安航空職業技術學院，陜西 西安 710089）

基于SIEMENS PLC的機械手控制分析

楊保香，武欣竹，韓斌慧

（西安航空職業技術學院，陜西 西安 710089）

本文以機械手為研究對象，采用西門子S7—200 PLC對機械手的運動過程進行控制，這些運動包括手臂上下、左右直線運動，手爪夾緊、松開動作和機械手整體旋轉運動等。所采用的動力機構是步進電機，能夠做到精確控制。同時在多個行程開關傳感器的保護下，保證了這些運動的精準。

PLC；機械手；控制分析

機械手是現代自動控制領域中出現的一項新技術，成為現代制造生產系統中的一個重要組成部分。本文的控制系統采用小型S7—200 PLC，它適用于各種場合中的自動控制、檢測、監測等，同時具備編程簡單、控制靈活、可靠性高等優點。

1　機械手的控制系統分析

1.1控制要求

本文需要機械手按既定的動作，完成將傳送帶A上的物品等搬至B，其示意圖如圖1所示。

圖1　機械手動作示意圖

1.2控制系統設計的動作分析

（1）初始狀態：機械手處于原位狀態，即右限SQ3，下限SQ5受壓。（2）按下啟動按鈕，傳送帶B開始運行，同時機械手從右下限開始上升。（3）機械手上升至上限位，SQ4動作，上升動作結束，同時機械手開始左旋動作。（4）機械手旋轉至左限位，SQ2動作，左旋動作結束，同時機械手開始下降動作。（5）機械手下降至下限位，SQ5動作，下降動作結束，同時傳送帶A開始起動。（6）傳送帶A將工件送入光電開關檢測區，SQ6動作，傳送帶A停止運行，同時機械手開始抓物動作。（7）機械手抓住工件，SQ1動作，抓物動作完成，同時機械手再次上升。（8）機械手上升至上限位開關SQ4動作，上升動作停止，同時機械手開始右旋動作。（9）機械手右旋至右限位，SQ3動作右旋動作停止，同時機械手開始下降動作。（10）機械手下降至下限位，SQ5動作，下降動作結束，同時機械手開始放物動作，延時5 s后，放物動作完成。

2　動力裝置的選擇

機械手要求精度非常高，所以系統采用的是步進電機，步進電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數宋控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

表1 I/O端口分配表

3　I/O端口分配表

本文的機械手控制系統所采用的PLC是SIEMENS公司生產的S7-200 CPU226型。一共使用了8個輸入點。8個輸出點。I/O分配如表1所示。

4　控制分析

整個機械手的控制流程如圖2所示。

5　結語

實踐證明PLC在機械手控制系統中起到了十分重要的作用。但在PLC控制的過程中，還有諸多問題需要注意。本文就控制過程中的幾項關鍵問題提出了自己的一些看法。實踐證明，PLC控制下的機械手在自動化搬運方面取得了良好的效果。

[1] 張應金.PLC在機械手搬運控制系統中的應用[J].自動化博覽，2008.02.

[2] 陳蘊基.基于RS.422總線的PLC控制系統的研究[J].武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2003.27(2).

[3] 張波.多功能上下料用機械手液壓系統[J].液壓與氣動，2002.2.

圖2　控制流程圖

TG65

B

1671-0711（2016）09（上）-0106-02

本文為西安航空職業技術學院2014年度院級課題“3KG級高速桁架機械手及料倉的設計與分析”（項目編號：14XK-ZL001）的階段性成果。