最新基于plc的機械手控制系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 用電缸、油缸、電機、伺服作為其動作的動力。無論機械手動作的動力來自于哪一種，其都是通過外部設備力量的施加，推動機械部分定向的移動，從而完成基本動作。當然機械手擁有動力只能使其運動，要使得有規律的動作就需要傳感設備對動作和位置進行識別。如機械手完成下降動作時候，其下降的推進氣缸只能給機械手向下的推力，當到達指定的位置時候，氣缸的電磁傳感器就會得到信號，傳感器的電信號會輸入到控制系統，控制系統經過識別、傳導、變換，就會輸出一個電信號給氣缸電磁閥，電磁閥得到電信號就會關斷氣流，氣缸得不到氣流就會停止動作，于是機械手的下降動作就完成了[5]。機械手由動力系統、控制系統和執行器件構成，其在動作過程中，控制系統就是通過得到和發出信號給動力系統，使動力系統有序的給執行器件提供動力，執行器件是最終完成動作的機構。3機械手控制系統 基于PLC的機械手控制系統的研究意義機械設備自動化過程都是由機械部分和控制部分共同構成的，而本次的課題是基于PLC的機械手控制系統，就是通過PLC程序的控制，來實現機械手預期希望達到的效果[6]。PLC作為當今自動化領域的寵兒，其價格較低，功能強大，眾多的模塊能夠滿足不同情況下的控制要求。而基于PLC的機械手控制系統的研究，首先能夠加強機械自動化的意識。作為信息時代，工業高度自動化必將成為社會發展的趨勢，而機械手作為自動化設備的代表，加強其研究，能夠極大的豐富對行業的認知，設計和賦予機械手新的強大功能，極大的降低人們的勞動量，不僅能夠增加效率，同時也能對勞動者有較大的保護。其次，基于PLC的機械手控制系統的研究，能夠對PLC這主流的控制系統有更加深刻的認知。PLC控制系統較傳統的繼電器控制系統功能更加強大，成本也更加低廉，同時實現的功能也更加復雜。進行機械手控制系統的研究，能夠在接受他人設計思想的同時，舉一反三的應用，使設計的內容更加豐富。自動化就就是機械和控制系統的有效配合，而控制系統就是整個系統的指揮者。在進行控制系統研究的過程中，能夠在試驗中總結經驗，使系統得到進一步完善。 基于PLC機械手設計的優點機械手出現較早，應用領域十分廣泛，隨著信息技術和數字技術的發展，PLC成為了當代自動控制系統的主流。基于PLC的機械手控制系統設計，有許多自身具備的有點。 成本更低 PLC是高度集成的控制器。一般的應用較多的中小型PLC，I\O口一般在20512點之間，眾多的接觸觸電能夠實現輸入信號的接收和輸出信號的給定，傳統的信號反饋通過開關控制，不僅系統復雜，而且電器元件眾多，所占空間很大，系統成本很高。基于PLC的機械手控制系統，能夠通過PLC進行開關量的控制，與傳統的開關控制相比，不需要實際的開關器件作為載體，但能夠實現相同甚至更將強大的功能，極大的節約了控制系統的投入[7]。 操作性較強基于PLC的控制系統，在實現相同的控制動作的過程中，從硬件的選擇和軟件程序的編寫，都有很強的變化因素。PLC編程語言較為簡單，學習容易，系統設計周期也相應的變短。機械手作為機械設備，如果希望其擁有人一樣的動作，就需要設計者在其執行動作之前，大腦中已經有一個完整的動作流程。機械手如何正確的完成動作，需要方方面的考慮，從基本的電氣元件選擇，到電氣元件的安裝位置，再到最終的設備調試，都需要實際的進行。基于PLC的機械手控制系統設計，能夠多角度的進行控制系統的研究，有極強的操作性。 順應社會的需求工業的發展,通訊技術的進步，使得自動控制系統的變化更加明顯。PLC是信息技術與控制技術的結合，通過編程軟件進行編程，實現對電路的控制，從而將信號給到制定的機械系統，從而使機械設備自主的完成相應的動作。信息技術的發展需要控制系統更加智能化，而基于PLC的控制系統，就能夠滿足智能化的特點。系統設計后進行調試，不再僅僅只是硬件設施的調試，軟件控制程序成為了重點，通過數據通訊，可以實現原有的控制要求，這是信息化時代的必然趨勢，也是順應了社會對于數字化通訊的要求[8]。 機械手控制系統研究和設計早已經十分成熟，在不同的行業，機械手扮演的角色也各部相同。搬運、打磨、焊接、剖光等功能性機械手較為常見。本課題是選用對電動器具生產流水線中機械手的設計。電動器具流水線中，自動化程度較高，設備實現的功能也較為復雜。電動器具在生產的過程中，電動馬達在繞線的過程中，有高溫環境和油漬環境等，人工操作危險較高并且效率較低。電動馬達繞線后在其轉軸兩端需要壓上質地較硬的紡脫落夾片，在流水線中，一般繞線后馬達的轉移和沖壓夾片是在兩個工位上完成的，其不僅操作過程復雜、效率低下，而且在有限的工廠環境下所占空間大，這是一種極大的浪費。本次課題的設計，就是將電動器具生產線上馬達的轉移和沖壓夾片在一個動作流程中完成。高溫和充滿油污的馬達轉子在左傳動裝置上，當其運動到指定的位置，處于原位的機械手得到信號，這時候水平位置氣缸運動，推動機械手水精確的水平移動到左工位產品的上方，通過上下伸縮氣缸和夾緊氣缸的動作，將產品夾起來，之后水平位置氣缸反向動作至初始位置。當放下的時候，夾緊氣缸保持夾緊動作，處于馬達轉子上方的氣缸動作，推動沖壓器件，將套在產品一端的夾片壓緊，機械手就完成了本次動作，系統回到原來的位置，重復進行下一次操作[9]。本次課題就是以自動化生產線設備為載體，具體的實施設備功能的整合，使多重動作在一臺設備中實現。轉移動作和夾片沖在一個自動化過程中完成，能夠節省勞動力，增加工作效率。同時系統增加了觸摸屏，人機界面的設計能夠實時的監控系統動作的流程，同時在設備維護過程中，通過人機界面操作能夠分步的控制系統，從而更加安全。4基于PLC機械手控制系統設計 I\O點分配 電器元件的選擇 本課題在設計的過程中，如果要實現機械手的正確動作，需要選擇適當的電氣元件，在正確的電氣元件相互配合下，完成系統動作。 機械手的動力系統主要是氣缸，氣缸在伸縮過程中，用傳感器進行識別是否到達指定的位置。氣缸的活塞端有磁環，所以氣缸上的傳感器選用磁性開關傳感器。傳感器固定在氣缸外端，當氣缸動作時候，活塞到達傳感器固定的位置，磁環就會使得傳感器得到信號。本課題有四個氣缸動作，每個氣缸裝有始端和終端兩個磁性開光傳感器，工選用八個此傳感器。當在檢測左工位有無產品時候，選用光電傳感器。光電傳感器有發射端和接收端，在沒有檢測到產品時候，接收端一直能夠接收到發射端的信號，當有產品時，信號中斷，從而給PLC一個脈沖。通俗來講，光電傳感器就是一個外部的常閉出點。在沖壓夾片時候，需要用接近傳感器檢測夾片的有無。接近傳感器在產品接觸到觸頭一定距離時候能感受到信號，其相當一個常開觸點。接近開關也有不同的感應距離，接近傳感器的不同軸徑對應不同的感應距離，一般軸徑8mm的接近開關，，30mm的感應距離在110mm。由于機械手動作中有沖壓過程，為了防止人員操作的過程中，手沒有離開沖壓