廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 譚 芳

1 引言

工業(yè)機(jī)械手是一種在程序指令控制下，模擬人手的抓取、搬運(yùn)等動(dòng)作而設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化設(shè)備。氣動(dòng)機(jī)械手具有操作方便、拆卸簡(jiǎn)單，適用于學(xué)生教學(xué)的[1]。氣動(dòng)橫梁機(jī)械手是通過(guò)電磁閥控制氣動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的夾緊和松開(kāi)、下降和上升、前進(jìn)和后退以及旋轉(zhuǎn)一定角度。本文應(yīng)用PLC對(duì)氣動(dòng)橫梁機(jī)械手控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

2 氣動(dòng)部分工作流程

氣動(dòng)橫梁機(jī)械手一共有10動(dòng)作流程：下降→抓料→上升→前進(jìn)→下降→旋轉(zhuǎn)→放料→反旋→上升→后退，十個(gè)動(dòng)作步，最后回到原點(diǎn)；如果機(jī)械手下方有新的零件，機(jī)械手自動(dòng)進(jìn)入下一周期的工作。機(jī)械手的氣動(dòng)控制回路如圖1所示。電磁閥均為單線圈彈簧復(fù)位的2位5通電磁閥，每個(gè)電磁閥出口均有調(diào)節(jié)閥控制流量。觀察5個(gè)氣缸的實(shí)物位置以及對(duì)應(yīng)的電磁閥。

圖1 氣動(dòng)控制回路

3 PLC控制工作介紹

3.1 PLC控制系統(tǒng)的輸入與輸出

系統(tǒng)使用CPU315-2DP進(jìn)行控制，根據(jù)氣動(dòng)橫梁機(jī)械手的要求確定輸入輸出信號(hào)，并分配地址，如表1、2所示。

表1 輸入信號(hào)地址分配表

表2 輸出信號(hào)統(tǒng)計(jì)表

傳感器為PNP型，有三個(gè)接線端子，“+V”端子要接24V電源正端，“0V”端子接24V電源負(fù)端，信號(hào)端按表1分配關(guān)系接SM321輸入模塊的輸入端。

限位開(kāi)關(guān)是磁性開(kāi)關(guān)，有兩個(gè)接線端子，“+”端子還要接24V電源正端，“－”端子按表2.5分配關(guān)系接SM321輸入模塊的輸入端。SM321輸入模塊的輸入公共端“M”端還要接24V電源負(fù)端。輸入接線原理圖如2所示，輸出接線原理圖如圖3所示。

圖2 輸入接線圖

圖3 輸出接線圖

3.2 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用模塊化編程的方法，子程序?yàn)镕C1和FC3。各程序的功能如下：

OB1：主程序

FC1：系統(tǒng)運(yùn)行指示，以及機(jī)械手工作方式控制

FC3：機(jī)械手的搬運(yùn)功能

OB100：初始化初始步

圖4 機(jī)械手控制FC3的順序功能圖

3.3 主程序流程圖

程序說(shuō)明：

1）FC3用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手搬運(yùn)功能。圖4是其順序功能圖，用位存儲(chǔ)器M2.0 ～ M3.2分別存放如下工作步，初始步→下降步→抓料步→上升步→前進(jìn)步→下降步→旋轉(zhuǎn)步→放料步→反轉(zhuǎn)步→上升步→后退步，共十個(gè)動(dòng)作步，最后回到原點(diǎn)。

圖中T12～T15分別表示夾緊延時(shí)、旋轉(zhuǎn)延時(shí)、放松延時(shí)和反轉(zhuǎn)延時(shí)定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間為1秒鐘。因?yàn)殡姶砰y均為單線圈彈簧自動(dòng)復(fù)位型，所以采用置位指令S驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的線圈。

2）FC3可以采用S7-Graph的編程方法，該方法能夠快速、準(zhǔn)確地編制順序控制程序，控制氣動(dòng)橫梁機(jī)械手的執(zhí)行，提高工作效率。

3）OB100用于初始化初始步M2.0，程序下所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文運(yùn)用PLC實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)橫梁機(jī)械手控制系統(tǒng)教學(xué)案例設(shè)計(jì)，給學(xué)生提供了良好的實(shí)踐鍛煉平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用中取得了良好的教學(xué)效果，是一種經(jīng)濟(jì)的控制方案。

[1]董勝,武廣斌,耿德旭,王佳南,王夢(mèng)龍.氣動(dòng)機(jī)械手控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2017,36(11):77-81.

[2]羅庚興,寧玉珊.大中型PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2010,8.