張超藝 沈玥 孔德尉 沈陽(yáng)工學(xué)院

基于PLC與組態(tài)王五關(guān)節(jié)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

張超藝 沈玥 孔德尉 沈陽(yáng)工學(xué)院

本設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)PLC的I/O端口與組態(tài)畫(huà)面鏈接，組成一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)管理的五關(guān)節(jié)機(jī)械手監(jiān)控管理體系。分為點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制，點(diǎn)動(dòng)控制是僅僅控制離散點(diǎn)上手爪的位置，實(shí)現(xiàn)相鄰點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)。連續(xù)控制是使機(jī)械手臂連續(xù)著、按著一條軌跡發(fā)生變化，從而達(dá)到連貫的動(dòng)作。

PLC 組態(tài) 機(jī)械手

1 硬件方案設(shè)計(jì)

本控制系統(tǒng)采用以PLC為控制核心，通過(guò)發(fā)送脈沖，分別控制四個(gè)伺服電機(jī)工作，將機(jī)械抓手移動(dòng)到指定位置，然后通過(guò)控制氣缸工作，使機(jī)械手抓緊，將物體提起后，再通過(guò)控制伺服電機(jī)，將物體移動(dòng)到指定位置。

可編程控制器(PLC)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電氣邏輯控制概念相結(jié)合的一種新型控制器，它是以微分處理機(jī)為核心，用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，可編程控制器已經(jīng)成為功能完備的自動(dòng)化系統(tǒng)。主電路圖，如圖1．1所示。

圖1 .1 主電路圖

2 軟件方案選擇

本系統(tǒng)的PLC環(huán)節(jié)采用歐姆龍公司的CP1H系列PLC進(jìn)行控制，采用歐姆龍CX-ONE 編程語(yǔ)言對(duì)PLC進(jìn)行編程。組態(tài)方面，運(yùn)用組態(tài)軟件進(jìn)行模擬并對(duì)程序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。是指用戶通過(guò)類似“搭積木”的簡(jiǎn)單方式來(lái)完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序，也就是所謂的“組態(tài)”。它有時(shí)

3 系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)

監(jiān)控組態(tài)軟件是完成數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件。本系統(tǒng)采用的監(jiān)控組態(tài)軟件是組態(tài)王軟件。其命令新建工程：建立一個(gè)組態(tài)王工程。該命令不會(huì)真正建立一個(gè)組態(tài)王工程，只是建立了工程信息，只有啟動(dòng)了組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)后，才建立工程。建立工程后，本組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)制作過(guò)程如下：

（1）設(shè)計(jì)五關(guān)節(jié)機(jī)械手臂的主畫(huà)面。

（2）定義相關(guān)變量，構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）建立動(dòng)畫(huà)連接。

（4）編寫(xiě)相關(guān)命令程序語(yǔ)言。

（5）運(yùn)行和調(diào)試。

程序的主體組態(tài)圖，分為控制區(qū)、輸出區(qū)和程序主體監(jiān)視?？刂茀^(qū)有所有的條件輸入，對(duì)應(yīng)PLC的輸入點(diǎn)。輸出區(qū)有程序的輸出指示，對(duì)應(yīng)PLC的輸出點(diǎn)。主體組態(tài)圖，如圖1．2所示。

圖1 .2主畫(huà)面圖

4 結(jié)論

關(guān)節(jié)式機(jī)械手它就像人的手臂一樣有多個(gè)關(guān)節(jié)從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)角度的抓取，適用于貼近機(jī)體的操作。五關(guān)節(jié)機(jī)械手臂主要是由四個(gè)伺服電機(jī)以及一個(gè)氣缸組合而成的一條可以進(jìn)行靈活抓取的傳動(dòng)機(jī)械。四個(gè)伺服電機(jī)主要控制五關(guān)節(jié)機(jī)械手臂的前四個(gè)關(guān)節(jié)。氣缸控制第五個(gè)關(guān)節(jié)，也就是抓手關(guān)節(jié)。其中前四個(gè)關(guān)節(jié)中，第一關(guān)節(jié)控制整個(gè)抓手的旋轉(zhuǎn)，關(guān)節(jié)二、關(guān)節(jié)三、關(guān)節(jié)四分別控制一個(gè)手臂關(guān)節(jié)，可以自由旋轉(zhuǎn)，通過(guò)前四個(gè)關(guān)節(jié)的配合移動(dòng)，尋找需要抓取的物體，然后通過(guò)關(guān)節(jié)五，將物體抓取起來(lái)，然后再放到指定位置。

[1] 張迪等．PLC機(jī)械手臂[D]．北京．北京大學(xué)，2010．

[2] 姚立波．組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社第一版，2008：15-18．

[3] 王輝．歐姆龍系列PLC原理及應(yīng)用[M]．上海：人民郵電出版社，2009：110-116．

張超藝、沈玥，學(xué)校：沈陽(yáng)工學(xué)院專業(yè)：軌道交通信號(hào)與控制；孔德尉(通訊作者)，性別：女，民族：漢，單位：沈陽(yáng)工學(xué)院 職稱：講師，學(xué)位：碩士。