气动安装机械手的PLC控制.pdf

、1 訇 出 气动安装机械手的P L C 控制 PLC con t r oI f or a er od ynam i c i n st al l a t i on m an i pu l at or 罗庚兴 ，宁玉珊 L UO Ge n g x i n g． NI NG Y _u ． s h a n 广东松山职业技术学院，韶关 5 1 2 1 2 6 摘要 介绍了一种气动安装机械手控制系统，该系统以P L C 为核心进行系统的硬件开发和软件设 计。本文阐述了气动安装机械手的结构、工作原理，合理选取了系统硬件，进行了气动控 制系统和电气控制系统的详细设计 ，实现了气动安装机械手的上料、吸料、安装和联络等 功能 。 关键词安装机械手；P L C；气动控制系统 ；电气控制系统 中国分类号 T M3 4 1 ； T P 2 4 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 1 1 上 一 0 0 8 2 0 3 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 1 ． 1 ． 2 6 0 引言 气动机械手作为机械手的一种 ，具 有结构简 单、重量轻、动作迅速、工作可靠 、节能和环保 等优点而被广泛应用。气动安装机械手主要用于 完成 以下功能 选择要安装的小工件 ，从料仓 中 推 出来 ，并用吸盘吸住安装到大工件中。 1 气动安装机械手的结构和工作原理 气动安装机械手 的结构示意如图 1 所示。系 统主要组成部分有上料模块和安装模块。 上 料模块 主要 由 2个 圆桶料仓 、推料 装置 、 料仓平移气缸和支架组 成。上料模块主要用于依 次将 2个 料仓 中的工件 2推 放到吸料 工作 台上 ， 等待吸盘机械手取料。在两个气缸的两端都安装 有磁性开关，分别用于判断两个气缸运动 的极限 位置 。推料气缸和平移气缸的配合靠延时来实现。 安装模块主要 由真空发生器、吸盘 、机械手、 翻转气缸 和翻转装置等组成。真空吸盘用于抓取 工件 2 。吸盘内腔的负压 真空是靠真空发生器 产生的。安装模块工作过程 吸料 机械手 向前 翻转 安装 放料 机械手向后翻转。 2 气动控制系统设计 气动安装机械手的气动控制回路如图 2所示。 1 一安装平台 2 一翻转装置 3 一翻转气缸 4 一 机 械手 臂 5 真 空吸盘 6 一圆桶料 仓 7 一 推料装置 8一 平移气缸 图1 气动安装机械手 的结构示意图 气动 系统 由气 源、气动 三 联件 OZ 、 电 磁 阀、节 流阀、真 空发生器和 各种气缸 组成。气源 工作压 力 最小 6 b a r ，最大 8 b a z 。 翻 转 、平 移 换 向 阀 采 用 二 位 五 通 双 电控 电磁 阀，推料 、吸料 电磁 阀采用 二位五通单 电控电磁 阀。电磁阀均选用 AI R T A C公 司型 号 为 4 V1 1 0 一 M5的产 品。 气缸选用 S MC公司的产品，翻转气缸 1 A 选 用 C DM2 B 2 0 4 5型 ， 平 移 气 缸 2 A选 用 C D J 2 B1 6 6 0 - B 型 ，推 料 气 缸 3 A 选 用 C DJ 2 B1 0 6 0 ． B型。为了使各执行 元件 运 动平稳 ，各气缸2 个气 口装有单向节流阀。 翻转前限 ／ 后限、平移左限 ／ 右限、推料 伸限 ／ 收限的行程位置用气缸开关检测， 气 缸开关 选用 S MC公 司的 D C 7 3产品。 真空发生器选用 S MC公司的 Z U0 7 L型。 收稿日期2 0 1 0 - 0 8 -1 2 作者简介罗庚兴 1 9 7 2 -，男，湖南郴州人，副教授，硕士，研究方向为P L C 控制及自动化。 【 8 2 l 第3 3 卷第1 期2 0 1 1 1 上 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m I 篷 甸 似 图2 气动控制回路 3 电气控制系统设计 3 ． 1 P L C 选型与l ， O接 口分配 P L C是 气 动 安 装 机 械 手 的 核 心控 制 器 。根 据 控制要求分析 ，P L C的输入信号 有起停控制信 号 3个，位置检 测信号 6个 ，联 络信号 2个 ，共 1 1 个 开关 量输 入信号 ；输 出信 号 有电磁 阀控 制信号 6个 ，与前站 的联络信 号各 1 个 ，共 7个 开关量输出信号。输入输 出信号的具体作用和地 址分配如表 1所示。继 电器和电磁阀的线圈均为 D C 2 4 V。 选 用 三 菱 F X 2 N一 4 8 MR型 P L C，2 4点 直 流输入 ，2 4点继电器型输 出，并向外提供 2 4 V直 流电源，完全可以满足控制要求。 表1气动安装机械手P L C的I ／ O地址分配表 设备名称 设备 I 地址 设备名称 设备 O地址 用途 符号 用途 符号 单站起动按钮 S Bl X0 后翻转电磁阀 1 V1 Y O 联络起动按钮 S B 2 X1 前翻转电磁阀 1 V2 Y1 停止按钮 S B3 X2 右平移电磁 阀 2 V1 Y2 翻转前限位开关 1 S 1 X3 左平移电磁阀 2 V2 Y3 翻转后限位开关 1 S 2 X4 推料电磁 阀 3 V1 Y4 平移左 限位开关 2 Sl X5 吸盘 电磁 阀 4 V1 Y5 平移右限位开关 2 S 2 X6 5 C 4 继 电器 K1 Y1 0 推料收限位开关 3 S 1 X7 推料伸限位开关 3 S 2 Xl O 安装请求信号 4 C5 A Xl 3 搬取结束信号 4 C 5 B X1 4 气动安装机 械手接 受的通讯信 号有两个 一个是大工件 1 放好在安 装平 台上 ，安装机械手 接受到的安 装请求信号 4 C 5 A；一个 是安装好的 工 件从安装平 台被取走后 ，安装机 械手接 受到的搬取结 束信号 4 C 5 B， 用于实现安装机械手复位。 气 动安装机 械手的通讯输 出信 号通过 中间继 电器来实现 隔离。继 电器 KI用来传送气动安装机械手安 装 完毕、允许 其他机械搬取 工件的 信号。 3 ． 2 P L C 控制程序 1 控制功能要求 气动安装机械手控制系统分为单站控制、联 络控制和停止控制三种控制功能。 单 站控制 。初始时 吸盘下有 工件 2 ，推料 气 缸、翻转气缸处于收回状态 ，平移动气缸可以在 左或右位置。按下单站起动按钮 S B1 ，安装模块 完成依次完成如下动作 吸盘吸料 翻转气缸向 前翻转 工件 2被搬 运到安装工作 台 吸盘放料 延时 _ 机械 手 向后 翻转。工件 2被 吸取走后 ， 上 料模块主 要完成 以下动作 推料 和更换料仓。 推料 完毕 后，吸盘机 械手才能向后翻转 ，回到 原 位。如果没有停止信号 ，气动安装机械手按照以 上过程循环进行。此时，要注意安装工作台的工 件要及时取走，否则容易损坏机械。 联络控 制。当工件 1 被放置 在安装工作 台且 安装搬运机械手离开后 ，气动安装机械手位 于初 始状态时 ，按下联络按钮 S B 2 ，气动安装机械手 按照单站控 制方式下的要求 ，完成 一次工件 2的 上料和安装任务。如果没有停止信号 ，气动安 装 机械手在下一个工件 1 放置好后 ，自动 进入下一 工作周期。 停止控制。任何时候按 下停 止按钮 S B 3 ，控 制系统在完成当前工作周期后停止工作。 2 工艺 流程 按照上述控制要求 ，绘制气动安装机械手 的 工艺流程如图 3所示。气动安装机械手 的控制流 程比较复杂。起动 系统 ，进入安装等待 步；单站 方式或联 络方式 下有安装请 求信 号来后，吸 料， 吸料机 械手向前翻转。放料控制 和上料控制分支 流程 同 时进 行 。 上 料 控制 分 支 流 程 又 有 左 料 仓 上 第3 3 卷第1 期2 0 1 1 - 1 I- [ 8 3 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 骞 、1 造 訇 化 开始 S O 安装 等待步 2 0 吸料 延时步 2 1 机 械手前翻步 2 2 安装延时 2 4 推料 步 S 3 l 料仓左 右 二二 [ 安装结束等待 S 2 5 l I上料结束等待 3 5 机械手后 翻步 2 6 发送安 装完毕信号 复位等待 步 2 7 结束 条 件 。 P L C的程 序用 步进指令 编程实现 ，控 制程 序分为 安装 等待、吸料、机械手 前 翻 、安 装、安装结束 等待、推料、料仓判 断 、料仓 左移或右 移、上料结束 等待 、机 械手 后翻、发送联络信 号及复位 等待 ，加 上初始步共 1 3步动作。单 站控制方式和联 络 控 制方 式 的程序 共用 。在 安 装等 待步 ， 如果 是单站工作 方式，则延时后进入下一 步 ，如果 是联络工作 方式 ，则等待安装请 求信 号 ，信号有 效时，才进入下 一步。为 了避 免两种控 制方式冲 突，在步进控 制程 鱼 ， 序外的控制 方式选择程 序中 ，需设 置两种 l 控制方式的互锁 。 I 平 移 气 缸 左 缩 3 4 I 4 结束语 图3 安装机械手P L C控制工艺流程图 料和右料仓上料两种选择。上料 完毕 ，吸料机械 手向后翻转 ，此时气动安装机械手的机 械返 回到 了原点 。 为 了能使程序流程不出错 ，必须使程序 的步 进状 态也要正确地返 回原点。在 2 7步 ，发送安 装完毕信号 后，用第 4站的联络 信号搬取结 束信号 4 C 5 B作为程序步进状态返 回原 点的转换 1 8 4 1 第3 3 卷第1 期2 0 1 1 1 上 气动安装机械手是较复杂的一个控制 系 统，主要体现在它的机械动作复杂 ，电气控 制联 锁关 系较 多。采用 P L C对气动安装机 械手进行 自动控制，既解决了本 系统上料模 块和安装模块 、推料气缸和平移气缸之间的 互锁关系，也解决了本 系统与其他机械单元 之间的协 同作业 ，很好地实现了气动安装机 械手 的上料、吸料、安装和联络等功能。控 制系统经过运行调试 ，设备动作顺畅、性能 稳定 、可靠性高。 参考文献 【 1 ]黄 伟玲． 基 于P L C的气动搬 运机械 手设计 ⋯ ． 煤 矿机械 ， 2 0 0 9 ， 3 0 2 0 2 2 ． [ 2 ]MI T S U B I S HI 公 司．F X2 N系列微型可编程控制器使用手 册 【 K】 ． [ 3 ]吴 明亮， 蔡夕忠主编 ． 可编程 控制器实训 教程[ M】 ． 北京 化 学工业 出版社， 2 0 0 5 ． 【 4 】刘增辉 ． 模块化 生产加工 系统应用技术【 M】 ． 北京 电子工 业 出版社， 2 0 0 5 ． [ 5 】姜佩东 ．液压与气动技术[ M】 ．北京 高等教育出版社 ， 2 0 0 2 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m