1、PLC在自動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)線上具有廣泛的用途,它可以用來(lái)搬運(yùn)貨物、運(yùn)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(dòng),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(gè)自由度、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人來(lái)完成此工作。但該機(jī)器人控制復(fù)雜、價(jià)錢(qián)昂貴、運(yùn)行速度較慢。改用由PLC控制的氣動(dòng)機(jī)械手來(lái)代替,

2、經(jīng)試驗(yàn)滿足生產(chǎn)線對(duì)該部件的要求,并且控制方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)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(gè)自由度,動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng),PLC控制,可以完成大臂的擺動(dòng)、伸展,小臂的伸縮,及抓取工件等動(dòng)作。能準(zhǔn)確地抓取工件,送到指定的工位。2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)該生產(chǎn)線組裝單元機(jī)械手氣動(dòng)系統(tǒng)如圖2所示A、B、C、D和E缸分別是大臂擺動(dòng)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(dòng)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(dòng)作。各種運(yùn)動(dòng)速度都可調(diào)節(jié)。擺動(dòng)氣缸A擺動(dòng)角度為270o,有六個(gè)工作位置。擺動(dòng)氣缸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),制動(dòng)

3、氣缸E松開(kāi),解除制動(dòng)。其它氣缸動(dòng)作時(shí),制動(dòng)氣缸處于制動(dòng)狀態(tài),保證在工作過(guò)程中定位準(zhǔn)確。3 運(yùn)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(dòng)角度為270°,分別經(jīng)過(guò)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(dòng)作流程如圖4所示。起動(dòng)開(kāi)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(cè)分裝,然后返回原始位

4、置進(jìn)行下一個(gè)氣缸組裝的工作循環(huán)。這就是一個(gè)完整的氣缸組裝過(guò)程。組裝一個(gè)氣缸的全過(guò)程包括9步,機(jī)械手完成四個(gè)半的小循環(huán)動(dòng)作。如圖4中和、和、和、和各組成一個(gè)完整的小循環(huán)動(dòng)作,只是半個(gè)小循環(huán)。機(jī)械手完成一個(gè)完整的小循環(huán)動(dòng)作順序如圖5所示。前三個(gè)小循環(huán)擺動(dòng)氣缸A順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),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(gè)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(gè)小循環(huán);第四個(gè)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。其中,RUN、STOP分別為運(yùn)行和停止按鈕;A0、A1、A2、A3、A4、A5分別是A缸擺動(dòng)到六個(gè)不同工位的位置檢測(cè)傳感

5、器信號(hào);B1、C1、D1分別是B缸和C缸伸出、D缸抓住工件時(shí)的位置傳感器信號(hào);G0、G1、G2、G3分別為缸體、活塞、彈簧、缸蓋四工件送到其工位時(shí)的檢測(cè)傳感器信號(hào);J為一個(gè)氣缸組裝完成后的發(fā)出信號(hào);Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6分別為控制A、B、C、D四個(gè)氣缸電磁閥的PLC輸出信號(hào)。5 PLC軟件程序設(shè)計(jì)本程序采用西門(mén)子STEP7 V5. 0編程軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編程,根據(jù)需要可用梯形邏輯編程語(yǔ)言(LAD)、功能塊編程語(yǔ)言(FBD)或語(yǔ)句表編程語(yǔ)言(STL)來(lái)編程,這三種編程語(yǔ)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(duì)程序在線調(diào)試。在線調(diào)試時(shí),梯形圖上可仿真實(shí)際信號(hào)、元件、設(shè)備的通斷,根據(jù)仿真結(jié)果可對(duì)軟件或硬件中的錯(cuò)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(yǔ)該機(jī)械手采用PLC控制,完全滿足生產(chǎn)線對(duì)該單元的要求,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、組裝靈活、價(jià)格便宜、操作方便。參考文獻(xiàn):1 SIEMENS SIMATIC S7編程手冊(cè)Z. 1996.2 SIEMENS SIMATIC STEP7梯形邏輯手冊(cè)Z. 1996.3