PLC在機械手分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用PLC技術(shù)來控制機械裝置，已得到愈來愈廣泛的運用。目前，自動分揀系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域里是一個研究的熱點，該系統(tǒng)主要包括機械手的設(shè)計、機械手的安裝、機械手的調(diào)試和PLC的控制指令編程、調(diào)試幾大部分。本文正是以機械手為研究對象，結(jié)合PLC軟件編程控制進行了一系列的研究探討，最終設(shè)計出一套PLC在機械手分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。

目前機械手主要應(yīng)用于在工業(yè)制造業(yè)中，機械手的運用可以實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。本文參考THJDME設(shè)備中上料機構(gòu)設(shè)計機械手的動作過程，首先分析機械手的結(jié)構(gòu)，然后分析機械手的動作過程，最后討論如何進行控制。

一、機械手結(jié)構(gòu)

1.機械手的上料機構(gòu)

在機械手復(fù)位完成后，按動“啟動”按鈕，如果料筒光電傳感器檢測到有工件時，物料推出汽缸將工件推出至存放料臺。若3秒鐘后，料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件，則說明料筒內(nèi)無物料，這時警示黃燈閃爍，需要放入物料后黃燈才能熄滅。機械手將工件取走后，物料推出汽缸縮回，工件下落，物料推出完成。有再次物料推出信號時物料推出汽缸重復(fù)上一次的動作。

2.成品分揀機構(gòu)

當機械手將物料放到傳送帶上后，傳送帶的放料口傳感器檢測到物料時，變頻器啟動，變頻器控制三相交流異步電機以一定的頻率正轉(zhuǎn)運行，皮帶輸送工件，當一號倉位電感傳感器檢測到金屬物料時，推料汽缸動作，將對應(yīng)的金屬物料推入一號倉庫，物料入庫后，料槽光電傳感器檢測到有物料進入倉庫時，電動機停止轉(zhuǎn)動；當二號倉位顏色檢測傳感器檢測到白色物料時，二號導(dǎo)料汽缸動作，將白色物料導(dǎo)入二號倉庫，倉庫光電檢測傳感器檢測到有工件進入料槽時，導(dǎo)料汽缸縮回原位，同時電動機停止；當物料為黑色物料時，直接導(dǎo)入三號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件進入料槽時，電動機迅速停止轉(zhuǎn)動。

3.停止、復(fù)位

（1）系統(tǒng)上電后，點動“復(fù)位”按鈕后系統(tǒng)自動復(fù)位，將存放料臺、皮帶上工件清空，不得人為干預(yù)執(zhí)行機構(gòu)，以免影響設(shè)備正常運行。

（2）按下“停止”按鈕，所有部件在完成本周期后設(shè)備停止工作，警示紅燈亮。

4.斷電的處理

若突然斷電，設(shè)備立即停止運行。電源恢復(fù)后，點動“復(fù)位”按鈕，需再點動“啟動”按鈕。

5.步進電機及驅(qū)動器

步進電機用于控制機械擺臂的旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動器通過PLC的脈沖個數(shù)進行精確定位。

6.自、手動功能切換

在設(shè)計本控制系統(tǒng)時，設(shè)計了手動和自動功能。把機械手處于原位手動或者自動轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“手動”操作的位置時，同時操作相應(yīng)的手動操作按鈕，就可實現(xiàn)機械手的上升、機械手的下降、機械手的左右移動、機械手的夾緊和放松。按下手動按鈕的同時“手動”指示燈亮；如果進行自動操作，需要把手動／自動轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“自動”位置，這時機器的“自動”指示燈亮，人工再操作手動按鈕不起任何作用。

二、機械手動作過程及控制

1.機械手整個系統(tǒng)氣動設(shè)計

在設(shè)計原理圖時，考慮大氣泵的壓力，要考慮退料汽缸、機械手臂、機械手懸臂、A倉汽缸、B倉汽缸、C倉汽缸的壓力，同時在設(shè)計時要考慮用哪種換向閥，要通過PLC編程軟件來控制電磁閥的通斷電，來控制機械手指的動作。

2.搬運機械手控制系統(tǒng)設(shè)計

控制要求分析：

（1）此搬運機械手是在兩個工作臺之間搬運工件，其動作比較簡單，故選用限位開關(guān)進行定位。

（2）此機械手應(yīng)用于自動生產(chǎn)線上，因此，它應(yīng)該能夠按照控制程序自動運行，即具有自動運行模式。

（3）該搬運機械手也具有手動運行模式，通過手動操作，可以按照要求更改各限位開關(guān)的位置，從而改變搬運工作的起始位置和終止位置，使其具有一定的靈活性。

三、PLC的選擇

通過比較分析PLC的軟件化與PC化個人計算機的價格，得出PLC的軟件化價格便宜，應(yīng)用廣泛。PLC的軟件化與PC化個人計算機具有很強的通信功能、數(shù)據(jù)處理功能強數(shù)據(jù)運算能力，我們可以方便地進行人機交流的功能。

本課題在完成了機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，對物料分揀機械手的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，讓機械手實現(xiàn)了手動、連動和延時等功能。這樣機械手控制系統(tǒng)既可以保證系統(tǒng)運行符合要求，同時具有良好的協(xié)調(diào)運行性能，實現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化和柔性化。

（作者單位：李利，青島科技大學(xué)；

王玉菊，青島科技大學(xué)、萊蕪市高級技工學(xué)校）