自動生產(chǎn)線機械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：本文簡要介紹了自動生產(chǎn)線傳送帶上機械手的工作過程，對機械手PLC控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計作了詳細的分析研究。關(guān)鍵詞：機械手;PLC;控制系統(tǒng);順序功能圖DesigningofPLCControlSystermontheAuto-productingLineWangcheng-qiong(NeijiangVocational&TechnicalAbstract:Thisessayintroducestheworkingprocessesofmechanicalmanipulatorontheauto-productiontransportinglineanditalsogiveadeeplydetailedanalysisonthesoftwareandhardwaredesigningofPLCthecontrolsysterm.keywords:MechnicalManipulator;PLC;Controlsystem;SFC1引言工業(yè)自動生產(chǎn)線應(yīng)用非常普遍，一般生產(chǎn)線的長度是有限的，為把物料從一條生產(chǎn)線搬運到另一條生產(chǎn)線上，常常采用工業(yè)機械手，以提高生產(chǎn)效率。機械手是指能夠自動抓取、操作的裝置。機械手一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，主要完成移動、轉(zhuǎn)動、抓取等動作。工業(yè)機械手的電氣控制系統(tǒng)是通過控制氣缸電磁換向閥來實現(xiàn)不同的動作的，有采用單片機控制的，也有采用可編程控制器（簡稱PLC）來控制的。若采用單片機控制，由于電磁閥的工作電壓高于單片機的+5伏電源，所需驅(qū)動電流較大，因而須設(shè)計功率接口電路，還要進行抗干擾及其可靠性的設(shè)計。若采用PLC控制，因PLC具有高可靠性，靈活性好，豐富的接口，易于使用和維護等優(yōu)點，則無需考慮上述問題。2機械手的工作過程及控制要求自動生產(chǎn)線機械手的動作示意圖如圖1所示。圖1機械手搬物動作示意圖傳送帶A為步進式傳送物件，每當機械手從A上取走一個物件時，該傳送帶向前步進一個步距，將使機械手在下一個工作循環(huán)取走物件。圖中傳送帶A、B分別由電動機M1\M2驅(qū)動，機械手的回轉(zhuǎn)運動由氣動閥Y1\Y2控制，機械手的上下運動由Y3\Y4控制，機械手的夾緊與放松由氣動閥Y5控制。位置信號分別為：右旋到位行程開關(guān)為SQ1,左旋到位行程開關(guān)為SQ2，手背上升到位行程開關(guān)為SQ3，下降到位行程開關(guān)為SQ4，其工作流程圖如圖2所示。圖2機械手工作流程圖工作過程如下：從原點開始（機械手在右限、下限位置），當按起動按鈕，機械手松開，傳送帶B開始運行，機械手從原點開始上升，上升到位時，碰到上限行程開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升結(jié)束；機械手開始左旋，左旋到位，碰到左行程開關(guān)，左旋電磁閥斷電，左旋動作結(jié)束；機械手開始下降。下降到底時，碰到下限行程開關(guān)，下降電磁閥斷電下降動作結(jié)束，傳送帶A起動。傳送帶A向機械手方向前進一個物件的距離后停止機械手開始抓物。機械手抓工件，抓物延時1s時間，抓物動作結(jié)束；上升運動開始，上升到位時，碰到上限行程開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升結(jié)束；機械手開始右旋，右旋到位，碰到右限行程開關(guān)，右旋電磁閥斷電，右旋動作結(jié)束；機械手開始下降，下降到底時，碰到下限行程開關(guān)，下降電磁閥斷電下降動作結(jié)束，放松物件，經(jīng)△t延時，放物動作結(jié)束；一個工作循環(huán)完畢。系統(tǒng)中傳送帶B隨機械手起動而開始連續(xù)運行，隨工作結(jié)束而停止。3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1PLC選型及I/O地址分配根據(jù)機械手的硬件結(jié)構(gòu)，PLC輸入信號有起動、停止、連續(xù)/單循環(huán)選擇、右限、上限、下限、抓物測量和物體測量，共10個輸入點；機械手的輸出信號有傳送帶A，傳送帶B、左旋，右旋，上升、下降、抓物和放物共7個輸出點。綜合分析系統(tǒng)要求，考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟性合技術(shù)指標，選用三菱公司微型PLCFX1S-30MR。表1輸入信號地址分配表功能說明器件代號地址號功能說明器件代號地址號回轉(zhuǎn)缸右限開關(guān)SQ1X0循環(huán)執(zhí)行SA2X5回轉(zhuǎn)缸左限開關(guān)SQ2X1手動啟動SB1X6手臂上升開關(guān)SQ3X2手動復位SB2X7手臂下降開關(guān)SQ4X3手動到原點SB3X10單步執(zhí)行SA1X4緊急停止SB4X11表2輸出信號地址分配表功能說明器件代號地址號功能說明器件代號地址號氣缸右旋YV1Y1夾緊與放松YV5Y5氣缸左旋YV2Y2傳送帶A運行M1(KA1)Y0手臂上升YV3Y3傳送帶B運行M2(KA2)Y6手臂下降YV4Y43.2控制電路的設(shè)計機械手的PLCI/O電氣接線圖如圖3所示。SQ1--SQ4,開關(guān)0-5分別接PLC的X0-X7、X10,X1110個輸入，輸出Y1-Y5分別接電磁閥YV1-YV5,Y0,Y6分別接KA1,KA2,即M1,M2.圖3機械手的PLCI/O電氣接線圖4軟件設(shè)計機械手的控制系統(tǒng)設(shè)有手動、單步、單周期、循環(huán)等工作方式。其控制要求為：按下復位按鈕回到原位（機械手在右限、下限位置），單步意味著每按下一次起動按鈕，機械手執(zhí)行一步動作。單周期指執(zhí)行一次動作循環(huán)，最后回到初始位置；循環(huán)則是機械手重復不斷的執(zhí)行動作，直到按下復位或停止按鈕為止。機械手的控制及動作線路由PLC的程序來實現(xiàn)，本設(shè)計將程序分為自動程序、手動程序；其中自動程序包括單步、單周期和循環(huán)工作的程序。手動主要用來硬件調(diào)試。梯形圖中使用跳轉(zhuǎn)指令使得自動程序和手動程序不會同時執(zhí)行。針對該系統(tǒng)控制規(guī)律是后一工步工作條件是以前一工步完成為前提，所以采用順序功能圖的設(shè)計方法。機械手系統(tǒng)自動控制程序的順序功能圖如圖4所示。5結(jié)束語用可編程控制器設(shè)計的機械手電氣控制系統(tǒng)線路簡單，系統(tǒng)的可靠性高，功能強，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、精確。同時還可根據(jù)需要對其進行功能擴展。如與自動化機床聯(lián)合控制,可組建自動化生產(chǎn)線。圖4機械手自動程序順序功能圖參考文獻[1]方承遠張振國.工廠電氣控制技術(shù)[M]北京：機械