呂劍珩 劉黎

摘要：本設計通過對機械手控制系統(tǒng)的控制原理分析，進行硬件設計和軟件設計，并對控制系統(tǒng)進行調試以滿足設計要求。

關鍵詞：機械手;控制系統(tǒng);設計

1引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展，工業(yè)自動化技術越來越高，對一線工人的操作技能提出了越來越高的要求。由于一些工作環(huán)境和工作性質對操作工人的安全造成威脅，會不可避免地對人體造成傷害，因此，對于一些往復的工作由機械手遠程控制或自動完成顯得尤為重要。

2控制原理

機械手控制系統(tǒng)主要由傳感器、按鈕、觸摸屏、伺服驅動器、伺服電機、氣動裝置等組成。按鈕和傳感器的外部信號通過輸入單元輸入PLC，然后通過觸摸屏發(fā)送動作信號，由機械手進行動作。動作信號由輸出單元輸出到X、Y、Z軸的驅動器或電磁閥，驅動X、Y、Z軸的伺服電機或啟動系統(tǒng)，最后驅動機械手做出相應動作。

3硬件設計

3.1PLC的選型

本設計選擇西門子S7-200 Smart PLC作為機械手的控制系統(tǒng)。

3.2行程開關的選型

本設計中采用直動式行程開關檢測機械手動作是否到位，當運動到指定位置時，碰到行程開關，終結上一個動作，準備執(zhí)行下一個動作。

3.3傳感器的選型

本設計選擇PR18-8N電感式傳感器識別工件的金屬和非金屬的裝置。選擇光纖傳感器識別物料黑和白，便于PLC控制系統(tǒng)的簡單化，控制系統(tǒng)更容易實現(xiàn)。

3.4伺服驅動器的選型

本設計選用神威氣動有限公司生產的SMCAC型號伺服電機驅動器為此次設計的氣動驅動器。

3.5伺服電機的選型

本設計選擇了華新國產C01-43B0型電機。

3.6電磁閥的選型

由于本設計選擇的伺服驅動為氣動驅動器，因此根據(jù)設計要求，選擇型號為WLE12-4V210-06-A的兩位五通電磁閥。

4程序設計

4.1主程序設計

手動操作由SB4常開開關控制，單循環(huán)自動操作由SB5常開開關控制，連續(xù)自動操作由SB6常開開關控制。任何一個按鈕打開，都會跳轉到相應的手動操作、自動操作子程序。

4.1.1手動操作程序設計

經過主程序，按下SB4的按鈕，程序跳轉到手動操作程序。在手動運行方式下，機械手處于上限位開關SQ1上，常開觸點SB2，按下啟動按鈕SB1，經過左行電磁閥和右限位開關SQ4，右行電磁閥輸出，機械手右行，機械手右行到右限位開關SQ4，右限位開關SQ4斷開，右行結束，斷開啟動按鈕SB1，按下停止按鈕SB3。通過OFF開關常閉右電磁閥和OFF開關左限位開關SQ3，左行電磁閥輸出，機械手左行，左行至左限位開關SQ3，左限位開關SQ3斷開，左行結束，按下按鈕SB3斷開開關。常閉關斷開關，右行電磁閥和左行電磁閥組成一個塊。手動操作左/右行程序，如圖1所示。

4.1.2自動操作程序設計

經過主程序，按下單周期自動操作SB5按鈕，跳轉到自動操作子程序，SB5接通使得M0.0置0。自動操作開始，如圖2所示。

5系統(tǒng)運行測試

系統(tǒng)的試運行分為手動和自動兩種方式。在硬件上調試PLC需要一個電源和西門子S7-200 Smart PLC，連接后，通電。在軟件中找到CPU，然后閃爍指示燈，連接沒有問題，然后單擊確定。然后單擊下載、比較，最后單擊運行。結果表明，系統(tǒng)在兩種模式下運行穩(wěn)定。

6總結

本系統(tǒng)采用西門子S7-200 Smart PLC控制機械手的運動，精確地完成伺服電機驅動器和氣動系統(tǒng)的操作，使機械手能夠按照最先設計好的程序運動，完成對生產線上工件的抓取。

參考文獻

[1]樂偉偉，沈曉冬.基于PLC氣動機械手控制系統(tǒng)設計[J].工業(yè)技術，2017： 41，8.

[2]晁黎明.基于PLC的機械手控制系統(tǒng)設計[J].機械與電子，2019，93-95.

[3]黃剛，唐敏.磁性傳感器的應用于技術動向[J].傳感器世界，2019，5-6.

[4]李家書.氣動技術的應用[J].液壓氣動與密封，2019，6-7.

[5]于群，孫方成，石宏.基于PLC的氣動機械手控制系統(tǒng)設計[J].沈陽航空航天大學學報，2017：60-65.

[6]朱彬.基于PLC的氣動機械手控制系統(tǒng)設計[J].數(shù)字通信世界，2017 （05）：266-267.

[7]崔堅.西門子S7可編程控制器—STEP7編程指南[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2019：1～90.