plc控制机械手的论文

1、plc控制机械手的论文

PLC在自动化生产机械手中的应用 摘要:文章介绍了PLC在气缸生产线组装单元机械手中的应用。就机械手的结构原理、控制系统的硬件及软件 作了详细的分析和研究。 关键词:生产线;机械手; PLC 0　前言 机械手在自动化生产线上具有广泛的用途,它可以 用来搬运货物、运送材料、传送工件等。本文主要介绍 PLC在气缸生产线组装单元机械手中的应用。该机械 手由PLC控制气缸驱动,其任务是把组成气缸的各元 件,如缸体、活塞、弹簧、缸盖分别送到组装工位,经组装 后再把成品送到分检工位分检。该生产线原采用5个 自由度、步进电机驱动的机器人来完成此工作。但该机 器人控制复杂、价钱昂贵、运行速度较慢。改用由PLC 控制的气动机械手来代替,经试验满足生产线对该部件 的要求,并且控制方便、结构简单、价格便宜、可靠性高。 1　结构原理 该机械手如图1所示,由机身、机械臂、手爪、气源 装置及PLC控制部分组成。共有3个自由度,动作由 气缸驱动,PLC控制,可以完成大臂的摆动、伸展,小臂 的伸缩,及抓取工件等动作。能准确地抓取工件,送到 指定的工位。 2　气动系统设计 该生产线组装单元机械手气动系统如图2所示 A、B、C、D和E缸分别是大臂摆动气缸、大臂水平伸缩 气缸、小臂垂直伸缩气缸、手爪气缸及制动气缸。分别 由3位5通电磁阀、2位5通电磁阀和2位3通电磁 阀控制气缸动作。各种运动速度都可调节。摆动气缸 A摆动角度为270o,有6个工作位置。摆动气缸转动 时,制动气缸E松开,解除制动。其它气缸动作时,制 动气缸处于制动状态,保证在工作过程中定位准确。 3　运行流程 该机械手与工作位置的关系如图3所示。大臂摆 动角度为270°,分别经过缸体工位、活塞工位、弹簧工 位、缸盖工位、组装工位和分检工位。机械手原始工作 置位在缸体工位,其动作流程如图4所示。起动开始, 首先机械手从缸体工位抓取缸体送到组装工位,再返 回到活塞工位,抓取活塞送到组装工位,又回到弹簧工 位抓取弹簧送到组装工位,同样返回到缸盖工位抓取 缸盖送到组装工位。送料结束后,机械手在组装工位 等待,气缸在组装工位进行组装。在组装工位完成缸 体的组装后,机械手抓取成品气缸送到分检工位进行 检测分装,然后返回原始位置进行下1个气缸组装的 工作循环。这就是1个完整的气缸组装过程。组装1 个气缸的全过程包括9步,机械手完成4个半的小循 环动作。如图4中

1、和

2、

3、和

4、

5、和

6、

8、和

9、各 组成1个完整的小循环动作,

7、只是半个小循环。机 械手完成1个完整的小循环动作顺序如图5所示。前 3个小循环摆动气缸A顺时针转动时,不是回到原始 位置,而是分别到活塞工位、弹簧工位、缸盖工位分别 抓取这3个工件。第

7、步机械手抓取缸盖送到组装工 位后停止,只有半个小循环;第4个小循环是第

8、和

9、 步,从组装工位抓取成品气缸送到分检工位,然后再返 回到原始位置。 其中,RUN、STOP—分别为运行和停止按钮; A

0、A

1、A

2、A

3、A

4、A5—分别是A缸摆动到6个 不同工位的位置检测传感器信号; B

1、C

1、D1—分别是B缸和C缸伸出、D缸抓住工 件时的位置传感器信号; G

0、G

1、G

2、G3—分别为缸体、活塞、弹簧、缸盖4 工件送到其工位时的检测传感器信号; J—为1个气缸组装完成后的发出信号; Y

1、Y

2、Y

3、Y

4、Y

5、Y6—分别为控制A、B、C、D4 个气缸电磁阀的PLC输出信号。 5　PLC软件程序设计 本程序采用西门子STEP7 V5. 0编程软件在计算 机上进行编程,根据需要可用梯形逻辑编程语言 (LAD)、功能块编程语言(FBD)或语句表编程语言 (STL)来编程,这3种编程语言之间可相互转换。编 辑好的程序下载到可编程控制器进行工作。也可以对 程序在线调试。在线调试时,梯形图上可仿真实际信 号、元件、设备的通断,根据仿真结果可对软件或硬件 中的错误、不足之处进行调整、改进。该机械手PLC 梯形逻辑图如图7所示。 6　结束语 该机械手采用PLC控制,完全满足生产线对该单 元的要求,且结构简单、性能可靠、组装灵活、价格便 宜、操作方便。 参考文献: [1]　SIEMENS SIMATIC S7编程手册[Z]. 1996. [2]　SIEMENS SIMATIC STEP7梯形逻辑手册[Z]. 1996. [3]　FiuidSIM Pneumatics操作手册[Z]. [4]　WernerDeppert / kurt Stoll著.气动技术·低成本综合 自动化(德)[M].北京:机械工业出版.。