基于PLC的机械手设计-论文

1基于PLC的机械手控制系统设计张蓉姚思杰季飞指导老师：李红萍王宇飞摘要：在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。自上世纪六十年代，PLC设计的机械手被实现为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；提高生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。关键词：机械手PLC钢铁工业一、前言在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，机械手应用的很广泛。现在我们设计的装置有两组机械手、分拣系统相结合的PLC自动控制系统。该机械手分大小两个手，两个机械手都装有相应的报警系统和感应系统，这样一来，可以大大的提高检验和运送时间，减少了能源损耗，进而减少了公司在能源资金的投入，并且提高了产品的合格率。在轧钢厂检料时，用该机械手不仅可以提高运料的效率，节省时间。而且不用人经常呆在现场操作，通过控制室的操作就可以知道现场运行情况，大大提高了工段的自动化程度。炼钢厂为生产所用的原料转炉提供连铸板培时，经检查合格的板破由大机械手放到上料轨道，上料轨道直接加热连铸板培，用推钢把机连铸板培推进加热炉进行加热。不合格的材料由小手放到皮带，经皮带运回重新加工两只手可以同时工作。两个机械手都装有相应的自动检测系统，小手负责挑拣出不合格产品，将其通过皮带放入连铸板培加工车间回收传送带中，以便再次加工。大手负责把合格产品挑拣出来，放在送料皮带上运送到其他加工车间。另一方面,加热炉中采用高炉煤气将炉抷内板呸加热到工艺规程所须的温度为1280±20℃范围内.,这时候该机械手也能用到,出轨炉在接到要钢信号以后。小机械手的手爪上安上感应磷的传感器，将钢呸取出放置在出炉轨道上,经高压水除磷系统清除板胚表面的氧化铁皮再送往轧钢区,大机械手调出不合格的放到指定的位置,大机械手直接操作合格的产品。二、控制要求机械手在生产线上的任务是将合格和不合格工件从传送带中选出来，再传送到A/B两处的传送带中。根据外界情况，机械手在空间上主要进行以下动作：小机械手通过检测所有进口工件，确定不合格工件，把它们送到B处，大机械手通过检测所有进口工件，确定合格工件送到A处的皮带上运走。机械手下降，机械手抓紧工件，机械手与工件上升，机械手与工件有右移，机械手与工件下降，机械手放松工件，机械手上升，机械手左移。控制器检测上，下，左，右限位开关的通断，决定当前的动作，通过驱动系统输出，控制机械手的动作。同时，用两位数码管显示搬运工件的数量，机械手传送工件系统示意图，如图1所示。2图1机械手传送示意及操作面板三、系统硬件设计本系统以西门子S7-200PLC作为搅拌设备的控制核心，由监控计算机、S7-200PLC和搅拌设备组成一个计算机监控系统[。1、系统I/O点的地址分配表3-4-1输入点：输出点：启动按钮SB1I0.0抓球电磁铁YV2Q0.1下限为开关SQ1I0.1下行接触器YV1Q0.0上限位开关SQ2I0.2上行接触器YV3Q0.2右限位开关SQ3I0.3右行接触器YV4Q0.3左限位开关SQ4I0.4左行接触器YV5Q0.4停止按钮SB2I0.5原始位开关HLQ0.52、监控计算机与西门子S7-200PLC的连接如图2所示。图2监控计算机与西门子S7-200PLC的连接2、PLC控制系统接线图（如图3所示）。3图4PLC控制系统接线图四、PLC程序设计机械手PLC程序设置如图5所示。图5机械手PLC程序设置1、在机械手上、下、左、右行走的控制中，使用了一个软件联锁触电，替代了SM0.0。42、M0.0是一个选择逻辑，其功能如上图中网络1所示，它相当于一个开关，控制着系统是进行单周期操作还是循环操作。五、MCGS组态软件模拟机械手MCGS嵌入式组态软件组态的人机界面。它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。机械手监控界面如图5所示。图5机械手监控界面六、机械手自动控制脚本程序IF下降=0THEN垂直移动量=垂直移动量+1ENDIFIF上升=0THEN垂直移动量=垂直移动量-1ENDIFIF前伸=0THEN水平移动量=水平移动量+1ENDIFIF后缩=0THEN水平移动量=水平移动量-1ENDIFIF启动按钮=1AND复位按钮=0THEN定时器复位=0定时器启动=1ENDIFIF启动按钮=0THEN定时器启动=0ENDIFIF复位按钮=1AND计时时间=44THEN定时器启动=0ENDIFIF定时器启动=1THENIF计时时间5THEN下降=0放松=0EXITENDIFIF计时时间7THEN夹紧=0下降=1放松=1EXIT5ENDIFIF计时时间12THEN工件夹紧标志=1上升=0EXITENDIFIF计时时间22THEN前伸=0上升=1EXITENDIFIF计时时间27THEN下降=0前伸=1EXITENDIFIF计时时间29THEN放松=0下降=1夹紧=1EXITENDIFIF计时时间34THEN上升=0工件夹紧标志=0EXITENDIFIF计时时间44THEN后缩=0上升=1EXITENDIFIF计时时间=44THEN后缩=1定时器复位=1EXITENDIFENDIFIF定时器启动=0THEN下降=1后缩=1上升=1前伸=1ENDIF七、结束语通过这次机械手设计让我知道了现代企业在完成自动化控制中离不开PLC的控制，它可以使企业在生产的同时减少劳动力和生产成本。目前我国很多地区的企业整个生产设备还比较落后且大部分工序都是通过人工来完成的，而机械手成本比较低且操作简单很适合中小企业的发展要求。但随着科技不断进步我相信多功能复杂的机械手将会在不久的将来出现，所以在今后的学习和生活中我们还要不段的学习和创新，只有这样才能设计出更符合现代社会所需求的产品。参考文献：（1）黄伟、胡青龙机械手PLC控制系统的设计机电工程技术（2）黄建明、骆德汉、张泽勇WINCC在机械手控制系统的应用工业控制计算机（3）郭艳萍。张超英基于PLC的工业机械手控制系统仪表技术与传感器