1、PLC在自動化生產(chǎn)機(jī)械手中的應(yīng)用摘要:文章介紹了 PLC在氣缸生產(chǎn)線組裝單元機(jī)械手中的應(yīng)用。就機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理、控制 系統(tǒng)的硬件及軟件作了詳細(xì)的分析和研究。關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線；機(jī)械手；PLC0前言機(jī)械手在自動化生產(chǎn)線上具有廣泛的用途，它可以用來搬運貨物、運送材料、傳送工件等。本文主要介紹PLC在氣缸生產(chǎn)線組裝單元機(jī)械手中的應(yīng)用。該機(jī)械 手由PLC控制氣缸驅(qū)動，其任務(wù)是把組成氣缸的各元 件,如缸體、活塞、彈簧、缸蓋分別送到組裝工位，經(jīng)組裝后再把成品送到分檢工位分檢。該生產(chǎn)線原采用5個自由度、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的機(jī)器人來完成此工作。但該機(jī) 器人控制復(fù)雜、價錢昂貴、運行速度較慢。改用由PLC控制的氣動機(jī)械手來

2、代替，經(jīng)試驗滿足生產(chǎn)線對該部件 的要求，并且控制方便、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、可靠性高。1結(jié)構(gòu)原理該機(jī)械手如圖1所示，由機(jī)身、機(jī)械臂、手爪、氣源裝置及PLC控制部分組成。共有三個自由度，動作由 氣缸驅(qū)動，PLC控制,可以完成大臂的擺動、伸展 ，小臂 的伸縮，及抓取工件等動作。能準(zhǔn)確地抓取工件 ，送到指定的工位。圖1機(jī)械手結(jié)構(gòu)原理圖2氣動系統(tǒng)設(shè)計該生產(chǎn)線組裝單元機(jī)械手氣動系統(tǒng)如圖2所示A、B、C、D和E缸分別是大臂擺動氣缸、大臂水平伸縮 氣缸、小臂垂直伸縮氣缸、手爪氣缸及制動氣缸。分別 由三位五通電磁閥、二位五通電磁閥和二位三通電磁 閥控制氣缸動作。各種運動速度都可調(diào)節(jié)。擺動氣缸A擺動角度為2700

3、,有六個工作位置。擺動氣缸轉(zhuǎn)動 時,制動氣缸E松開，解除制動。其它氣缸動作時，制 動氣缸處于制動狀態(tài)，保證在工作過程中定位準(zhǔn)確。圖2機(jī)械手V動系統(tǒng)圖3運行流程該機(jī)械手與工作位置的關(guān)系如圖 3所示。大臂擺 動角度為270 °分別經(jīng)過缸體工位、活塞工位、彈簧工 位、缸蓋工位、組裝工位和分檢工位。機(jī)械手原始工作 置位在缸體工位，其動作流程如圖4所示。起動開始， 首先機(jī)械手從缸體工位抓取缸體送到組裝工位，再返回到活塞工位，抓取活塞送到組裝工位，又回到彈簧工 位抓取彈簧送到組裝工位，同樣返回到缸蓋工位抓取 缸蓋送到組裝工位。送料結(jié)束后，機(jī)械手在組裝工位 等待，氣缸在組裝工位進(jìn)行組裝。在組裝工位

4、完成缸 體的組裝后，機(jī)械手抓取成品氣缸送到分檢工位進(jìn)行 檢測分裝，然后返回原始位置進(jìn)行下一個氣缸組裝的 工作循環(huán)。這就是一個完整的氣缸組裝過程。組裝一 個氣缸的全過程包括9步，機(jī)械手完成四個半的小循 環(huán)動作。如圖4中和、和、和、和各 組成一個完整的小循環(huán)動作，只是半個小循環(huán)。機(jī) 械手完成一個完整的小循環(huán)動作順序如圖5所示。前三個小循環(huán)擺動氣缸 A順時針轉(zhuǎn)動時，不是回到原始 位置，而是分別到活塞工位、彈簧工位、缸蓋工位分別 抓取這三個工件。第步機(jī)械手抓取缸蓋送到組裝工 位后停止，只有半個小循環(huán)；第四個小循環(huán)是第和 步，從組裝工位抓取成品氣缸送到分檢工位，然后再返回到原始位置。氣缸分檢工位圖3機(jī)械

5、手與工作位置的關(guān)系圖個人收集整理勿做商業(yè)用途« *1(1；25I 廠C1(I1255)BH11254)i 3：丿C3(l：25(3；Y6(5124.5)125,2)Gl(I)25+l：00(1125.0) IA5(124.7)U(ll24+6)匚二fac-£V54321Crf ru d q m 2 1 nu 一二g30A3 (1124.5)A2(II2A.4)/1(1124.3；/A(X1124.2)/STOP(H24.1；mil 124.0)廠JCICI7 6 4 3 2 1 o4ZH|V5(Q124.4)tlY4(Q124.3)r-O-.Y3(Q124.2)Y2(Q .

6、1)圖6 PLC I/O U分配及接線圖HO.C(HHIHMC.1« HP，MG,2HO.2叫HM0.4YHM;4S ：L4 s &MO. 5kHH廿TV Bl« v«：2莎T51"粕MO.63512$IHMO.CH -S ODI S 9 I ivr乃 BlR KDT4S_ODTS 0M； tJ”TV BlR BCD* «*cr xi-2HW M： JS5T箱Todt “ £ QHHtv P)!?備NL.4titMl.4 ML5I!< H16S.0D：*Y1'(H«Y2*i亠vj'褐、STOP&

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8、工位的位置檢測傳感器信號；B1、C1、D1 分別是B缸和C缸伸出、D缸抓住工件時的位置傳感器信號；GO、G1、G2、G3 分別為缸體、活塞、彈簧、缸蓋四工件送到其工位時的檢測傳感器信號；J為一個氣缸組裝完成后的發(fā)出信號；Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6 分另U為控制 A、B、C、D 四個氣缸電磁閥的 PLC輸出信號。5PLC軟件程序設(shè)計本程序采用西門子 STEP7 V5. 0編程軟件在計算機(jī)上進(jìn)行編程，根據(jù)需要可用梯形邏輯編程語言(LAD)、功能塊編程語言(FBD)或語句表編程語言(STL)來編程,這三種編程語言之間可相互轉(zhuǎn)換。編輯好的程序下載到可編程控制器進(jìn)行工作。也可以對程序在線調(diào)試。在線調(diào)試時，梯形圖上可仿真實際信號、元件、設(shè)備的通斷，根據(jù)仿真結(jié)果可對軟件或硬件中的錯誤、不足之處進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)。該機(jī)械手PLC梯形邏輯圖如圖7所示。6結(jié)束語該機(jī)械手采用PLC控制,完全滿足生產(chǎn)線對該單元的要求，且結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、組裝靈活、價格便宜、操作方便。參考文獻(xiàn)："SIEMENS SIMATIC S7 編程手冊Z. 1996