浅析卸料机械手的PLC自动控制

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摘要：工业机器人在国外发达国家已经得到了越来越多的应用，但是目前在国内的应用还相对较少，本文对卸料机械手的plc自动控制进行了研究，希望可以为相关部门提供一点参考。

关键词：机械手；PLC；自动控制

中图分类号：TP273 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 07-0000-01

PLC Automatic Control of Unloading Manipulator

Liu Xuesheng

(Weifang Branch of Shandong Special Equipment Inspection Institute,Weifang261061,China)

Abstract:Industrial robots have been developed in foreign countries more and more applications,but also present in relatively small domestic applications,the paper discharge PLC automatic control of the robot has been studied in the hope that the relevant departments Reference.

Keywords:Manipulator;PLC;Automatic control

一、前言

PLC是一种工业控制用的计算机，在设计理念上，是计算机技术和继电-接触器控制电路相结合的产物，它将继电器系统的优点与计算机控制系统的编程灵活、功能齐全、应用面广、计算功能强大等优点结合起来，避免了电气控制固定接线的缺点，有逐步取代继电接触器逻辑控制的趋势，在电气控制领域已得到广泛应用。PLC具有微机的许多特点，但它的工作方式却和微机有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式。在PLC中，用户程序按先后顺序存放。CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回到第一条，如此不断循环。这种工作方式是在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应的控制信号。

二、卸料机械手的PLC控制系统设计

（一）卸料机械手的控制要求。机械手的所有定位可根据第四章所求的运动结果来安装限位开关，由限位开关来控制，把机械手抓取在第一段生产线上的电机座的位姿和第二段线上电机座的位姿代入相应公式可求出对应的关节变量，通过这些关节变量来确定机械手的限位开关的位置。机械手的全部动作由油缸和液压马达驱动，而油缸和液压马达的控制又由相应的电磁换向阀控制。如前伸电磁阀通电时，机械手才前伸，当前伸电磁阀断电时，机械手的前伸动作才停止；机械手的缩回电磁阀通电时，手臂才执行缩回动作，当机械手的缩回电磁阀断电时，机械手的缩回动作才停止。

当机械手位于原点时，按下启动按钮，如果光电开关检测到有工件，则前伸电磁阀通电，机械手开始执行前伸动作，当前进到一定距离后前限位开关动作，前进停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧工件后上升电磁阀通电，机械手上升，上升到顶时碰到上限位开关上升电磁阀断电，上升停止；同时接通臂部右转电磁阀，机械手臂开始右转，碰到手臂右转限位开关时右转即停止；同时接通手腕顺时针回转电磁阀，手腕开始顺时针回转，当碰到限位开关后，手腕回转动作停止；同时接通下降电磁阀，手臂开始下降，当碰到下限位开关时，下降动作停止；同时接通松开电磁阀，机械手松开工件；松开工件后接通缩回电磁阀，手臂缩回，当碰到后限位开关后缩回动作停止；同时接通臂部左转电磁阀，机械手臂围绕轴线左转，碰到左转限位开关后左转停止；接通手腕逆时针回转电磁阀，手腕产生回转动作，回转180度后逆时针回转电磁阀断电，机械手回到初始位置。机械手经过十步动作完成一个工作周期。

机械手的操作方式分为手动操作和自动操作方式。自动操作方式又分为单步、单周期和连续操作方式。

为了满足整个系统的调试与维修和应付某些紧急情况，本机械手采用手动和自动操作相结合的操作方式。

手动操作：就是用按钮操作对机械手的每一种运动进行单独控制。如：当选择前伸/缩回运动时，按下启动按钮时机械手就前伸，按下停止按钮，机械手就下降；当选择上升/下降运动时，按下启动按钮，机械手上升，按下停止按钮，机械手下降；当选择右转/左转运动时，按下启动按钮，机械手右转，按下停止按钮，机械手左转；当选择手腕顺/逆时针运动时，按下启动按钮时，手腕顺转，按下停止按钮时手腕左转。

单步操作：就是每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。

单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后自动停止。在工作中如果按下停止按钮则机械手动作停止，重新启动时需要用手动操作方式将机械手移回原点，然后按下启动按钮，机械手又重新开始单周期操作。

循环操作：机械手从原点开始，按下启动按钮机械手将自动的、连续不断的循环工作。在运行中如果按下停止按钮，则机械手动作停止，重新启动时需要用手动操作方式将机械手移回原点，然后按下启动按钮，机械手又重新开始连续操作。工作中如果按下复位按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。

（二）输入/输出设备及I/O点数。1．输入设备：用来产生输入控制信号。操作方式转换开关：该开关有手动、单步、单周期、循环等四个位置可供选择。手动时的运动选择开关：该开关有前伸/缩回、夹紧/放松、右转/左转、上升/下降、腕顺转/逆转等五个位置可供选择。启动、停止和复位按钮。位置检测元件：主要是前限、后限；上限、下限；左转限位、右转限位；腕顺转限位、逆转限位都是用限位开关来来检测的。工件到位检测：使用光电开关检测工件是否运送到位。2．输出设备：由PLC的输出信号驱动的执行元件。该系统中包括前伸电磁阀、缩回电磁阀、夹紧电磁阀、放松电磁阀、上升电磁阀、下降电磁阀、臂部右转电磁阀、臂部左转电磁阀、腕部顺转电磁阀、腕部逆转电磁阀。原点指示灯用以使机械手处于原点时进行指示。

三、PLC程序设计

当操作方式选择开关置于“手动”时，执行手动操作。当操作选择开关置于“单步”、“单周期”、“循环”时，其对应的输入点接通，执行自动操作。执行自动操作时，当操作开关位于“连续”时，启动后，辅助继电器M200接通，程序自动循环；当操作开关位于单步时，M200同样接通，程序也可以循环，但必须是每按一次启动按钮执行一步；如果操作开关位于“单周期”或运行过程中按下复位按钮，则M200复位，程序执行完一个周期后自动停止。由于手动程序采用跳转指令，所以这两个程序段可以采用同一套输出继电器。

参考文献：

[1]孙迪生,王炎.机器人控制技术.北京:机械工业出版社,1997

[2]朱力.目前各国机器人发展情况.中国青年科技,2003,11:38-39