尹悅悅，崔守娟，楊恒志

（鎮(zhèn)江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備工業(yè)生產(chǎn)逐漸趨于自動(dòng)化與集成化。氣動(dòng)機(jī)械手可以在高溫、高壓及帶有放射性污染性的場(chǎng)合運(yùn)作，因此被廣泛運(yùn)用于多種工業(yè)領(lǐng)域。以壓縮空氣作為動(dòng)力源設(shè)計(jì)一款氣動(dòng)機(jī)械手，以三菱可編程控制器 （簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）和MCGS為核心設(shè)計(jì)出控制分揀系統(tǒng)，運(yùn)用各型傳感器和氣動(dòng)機(jī)械手、轉(zhuǎn)料盤(pán)、傳送帶和推動(dòng)氣缸等原件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)線對(duì)部件的分揀要求，并使系統(tǒng)調(diào)試維修方便、成本價(jià)格較低和自動(dòng)化使用更加可靠。

1 PLC簡(jiǎn)介

PLC 控制系統(tǒng)（Programmable Logic Controller）可編程邏輯控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一類(lèi)可編程存儲(chǔ)器，用于內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制等，通過(guò)數(shù)字或模擬式輸出/輸入控制各種類(lèi)型機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。

三菱PLC主要由CPU控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，CPU控制器通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線與I/O接口電路相連接。三菱PLC常見(jiàn)類(lèi)型有FX1N、FX2N、FX3U等型號(hào)，擁有高速度、高級(jí)功能邏輯選件、定位控制等特點(diǎn)

2 氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)

氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)如圖1所示。

3 PLC控制系統(tǒng)

3.1 PLC控制系統(tǒng)要求

3.1.1 初始狀態(tài) 機(jī)械手?jǐn)[臂在左限位，機(jī)械手手臂氣缸上升，機(jī)械手伸出氣缸縮回，機(jī)械手夾緊氣缸放松，皮帶輸送機(jī)上的推料氣缸全部縮回。

圖1 氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)Figure 1 Pneumatic manipulator carrying mechanism

3.1.2 啟動(dòng)過(guò)程 上電后，系統(tǒng)自行進(jìn)行一次機(jī)械手復(fù)位過(guò)程。按下按鈕SB1，轉(zhuǎn)料盤(pán)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)平臺(tái)傳感器檢測(cè)到后，機(jī)械手開(kāi)始運(yùn)作，將貨物自動(dòng)夾取到皮帶輸送機(jī)上。3 s內(nèi)在MCGS上設(shè)定將要推入的位置，此后皮帶開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，并根據(jù)MCGS的設(shè)定推入指定槽中。若MCGS沒(méi)有設(shè)置，皮帶不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.1.3 停止過(guò)程 按下按鈕SB2，轉(zhuǎn)料盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手復(fù)位到初始位置，皮帶輸送機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，推料氣缸全部縮回。

3.2 系統(tǒng)I/O地址分配

系統(tǒng)I/O地址分配見(jiàn)表1。

3.3 PLC主程序設(shè)計(jì)

PLC主程序如圖2所示。

各功能塊功能有：

S0：?jiǎn)?dòng)；

S18：停止；

S10：料盤(pán)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；

S11：氣動(dòng)機(jī)械手下降，夾緊；

表1 系統(tǒng)I/O地址分配Table 1 System I/O address allocation

圖2 PLC主程序Figure 2 PLC main program

S12：氣動(dòng)機(jī)械手上升，旋轉(zhuǎn)至另一側(cè)；

S13：氣動(dòng)機(jī)械手下降，放松；

S14：氣動(dòng)機(jī)械手上升，回到原位；

S15：皮帶停留；

S16、S17、S18：皮帶轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置；

S20、S22、S24：貨物氣缸推出。

4 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)

4.1 MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介

MCGS（Monitor And Control Generated System）是一套基于Windows平臺(tái)，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。MCGS為用戶提供解決方案，完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警、安全機(jī)制動(dòng)畫(huà)顯示等功能，具有操作簡(jiǎn)便、性能可靠性高等特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)。

4.2 MCGS組態(tài)軟件構(gòu)成

MCGS組態(tài)軟件包括組態(tài)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境2個(gè)部分。組態(tài)環(huán)境主要幫助用戶設(shè)計(jì)與構(gòu)造需要的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，結(jié)合用戶需要執(zhí)行各種處理，完成用戶設(shè)計(jì)的功能與目標(biāo)。

4.3 MCGS 控制界面

用MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控PLC控制氣動(dòng)機(jī)械手，監(jiān)控控制系統(tǒng)的多個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程如圖3所示。

圖3 MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控Figure 3 MCGS configuration software supervisory control

4.3.1 操作部分 按下按鈕SB1，轉(zhuǎn)料盤(pán)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)物料檢測(cè)傳感器檢測(cè)到貨物時(shí)，氣動(dòng)機(jī)械手開(kāi)始按照下降—夾緊—上升—旋轉(zhuǎn)到另一側(cè)—下降—放松—上升—回到原位的次序運(yùn)作，此時(shí)貨物在傳輸帶上停留3 s。在MCGS上選擇要推入的位置，即：選擇1則將貨物推入位置1，選擇2則將貨物推入位置2，選擇3則將貨物推入位置3，以此類(lèi)推。如果沒(méi)有選擇，則皮帶不轉(zhuǎn)動(dòng)。

4.3.2 停止與復(fù)位 按下按鈕SB2，系統(tǒng)停止運(yùn)行，氣動(dòng)機(jī)械手復(fù)位回到初始位，轉(zhuǎn)料盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輸送機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。如果皮帶輸送機(jī)或者物料檢測(cè)傳感器檢測(cè)到貨物，則在運(yùn)行完成后自動(dòng)停止。

4 結(jié)論

氣動(dòng)機(jī)械手操作簡(jiǎn)便、工作效率高，被廣泛運(yùn)用于工業(yè)行業(yè)。三菱PLC與MCGS結(jié)合有效，提高了生產(chǎn)效率與操控便捷性，使控制系統(tǒng)更加自動(dòng)化。

［1］唐少琴.基于 PLC 的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程 2016，45（5）：51-53.

［2］張曉輝，李衛(wèi)新.基于 PLC 控制系統(tǒng)的氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)［J］.裝備制造術(shù)，2012，7（7）：300-301.

［3］李永勝，熊瑞平，李興國(guó)，等.基于 PLC 控制的氣動(dòng)機(jī)械手的實(shí)驗(yàn)［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，10（20）：62-64.

［4］汪歡歡，胡國(guó)清，周青輝.基于 PLC 的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究［J］.液壓與氣動(dòng)，2012，9（9）：38-40.