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气动机械手PLC控制系统的设计

更新时间:2017-09-20      点击次数:1786

机械手在自动化和机械化生产过程中具有良好的发展效果,被广泛应用于工业生产领域中。随着科学技术的发展,机械手取得了良好的发展效果,促进了自动化和机械化的有机结合,有效的防止对空气造成的污染,使自动化控制更具便捷性,对提高系统运动的实用性和稳定性具有重要作用。

1、气动机械手结构及工作原理

1.1 气动机械手结构设计

机械手机械设备是模拟人手动作的一项重要机械设备,在进行结构设计时,需要合理编制程序和操作指令,来实现气动机械手自动抓取和搬运等动作的实现,强化自动化控制效果。同时,在设计过程中,还需要将相关的电子器件及气动机械手融入到结构设计方案中来。系统结构的内容主要包括定位开关、支架及汽缸等部件,在对控制系统进行设计时,需要采用标准模块化设计方法,确保设计内容的合理性,将气动装置和PLC 控制系统纳入到气动机械手结构设计中来,充分发挥两者的重要作用。同时,还需要充分发挥传感器在气动机械手结构设计中的重要作用,将传感器作为重要的反馈和检测系统,作为主要的检测元件来使用,充分运用气动装置中的电磁阀来为PLC 提供信号装置,将PLC 作为主要的控制器,实现对整个机械过程的有效控制,确保机械手具备旋转、上升和下降等动作,能够满足气动机械手结构要求。

机械手在实际的运行过程中,需要借助1 个旋转动作和2 个直线运动来实现,进而完成物品的搬运任务。旋转工作的主要内容包括摆动汽缸、摆动臂及摆动位置等,旋转工作的有效开展需要在各个部件的相互协作下开展,将工作行程设置为0° -180°之间。而升降运动在实际的运行过程中与升降汽缸、导轨和垂直导柱等部件的共同作用有直接关系,通过共同作用,确保各项工作的有效完成。需要将工作行程设置为0-150cm,手部在工作中具有重要作用,需要在弹簧和汽缸的共同作用下完成挟持工件操作,要想实现对夹持力度的调节,需要通过弹簧预压缩量来实现。

机械手在实际的工作中,要明确机械手的主要任务,将工件合格与否搬运到不同的分支流水线上。

1.2 气动机械手工作原理

气动机械手由手臂及基座组成,其中手臂的主要作用是能够在基座上进行上下直线运动,可以结合自己的需要对手部进行夹紧和放松。而基座的主要作用是完成手臂的回转和支撑作用。气动机械手在实际的应用过程中,通过实际需要设置不同类型的气缸驱动,通过运用PLC 对电磁阀的阀芯位置进行更改,对空气流通的方向进行控制,从而完成机械手的不同动作。机械手在工作中的主要功能包括:放松功能、夹紧功能、左右旋转和上升下降功能。

2、PLC 控制系统设计

在对气动机械手进行设计时,将气动机械手的压力介于0.6MPa-1.0MPa 之间,需要运用一个旋转运动及2 个直线运动确保物品能够顺利完成搬运任务,将工作行程设置为0°到180°,升

降运动需要在滑动导柱、垂直导柱及升降气缸的作用下完成,将工作行程设置为0-150cm。手部工作需要借助弹簧及气缸来完成。
2.1 PLC 控制系统总体设计。PLC 在实际的运行过程中会涉及到大量物理量输入和输出形式,有助于获取较多的数据信息,在实际的运行过程中主要包括输入处理、执行程序和输出处理等。

3、个阶段的内容,扫描周期的长短直接影响控制速度。在PLC 开始执行运行工作之后,需要运用扫描的形式,对输入和输出的数据进行读取,并将读取到的内容存储到相对应的内部寄存器中,有助于确保寄存器中状态和数据的稳定性。当扫描工作结束后,需要对PLC 中的数据进行输出处理,并对寄存器中的数据及状态进行更新,将数据上传到相对应的I/O 口上,做好驱动外设的输出工作。系统设计主要采用主站加从站的分布式控制模式,对强化两个站之间的数据通信,实现对各单元数据的有效控制具有重要作用, 方便人机交互。

2.2 气动控制回路设计。气动控制回路设计,按照系统的逻辑控制来实现,充分利用PLC 优势来对换向阀进行自动化控制。

在对气动控制回路进行设计时,通常采用双向调速回路方法,回路主要由升、降、伸、缩、放松、旋转和抓紧组成。而为了确保气动回路设计取得良好的应用效果,需要运用PLC来控制换向阀,实现自动换向,对节流阀节流口流量进行调节,对汽缸的运动速度进行控制。

2.3 I/O 端口的分配。PLC 控制程序质量的好坏直接影响系统的运行。在进行控制程序设计时,需要运用模块化设计思想,将控制程序分为手动程序、公用程序和自动程序三种。通过对机械手的工作状态进行了解可知,在进行信息操作时,需要11 个输入量及8 个输出量。在西门子S7-200 系列的 AC/DC/RLY 型PLC 中,具有16 点输出和24 点输出,I/O 点数为40,共有7 个扩展模块,共可输入和输出248 个点。其中,XO-X7 中的主要功能按钮有运动、连续、停止和气动等。在X20-X27 中,有夹紧、提升、缩回、右转和伸出等按钮。在Y1-Y7 中有缩回、伸出、右转、左转等功能按钮。X0 或X2 在接通后,能够自动跳转到手动程序中。当X0 或X2 断开后,X3 或X4 会接通并跳至自动程序中。

2.4 PLC 通讯实现。通讯控制系统是气动机械手控制系统的重要组成部分,系统的实现方式主要包括以太网、DP 和MPI 三种形式,触摸屏接口可以选择以太网接口和IFBI 接口,需要使用IFBI 通过DP、MPI 通讯接口,以太网接口主要为以太网通讯提供通道。

气动机械手在实际的使用过程中具有易于控制、成本低和结构简单化特点,在对高低温箱进行控制时,主要是采用PLC 控制气动机械手,将准备进行高低温补偿的变送器放在工位框架上,确保高低温补偿系统框架的合理建立。需要确保气动原理制定和气动元件选择的合理性,通过对多位置汽缸的合理运用,强化了每层各工位间操作的合理性,提高气动机械手生产速度,减轻了工作人员的劳动强度。

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