PLC技術(shù)下的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)研究

摘 要：氣動(dòng)機(jī)械手是工業(yè)制動(dòng)控制領(lǐng)域中一種非常常見(jiàn)的自動(dòng)抓取和操作裝置，其在數(shù)控設(shè)備的自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)生產(chǎn)線和自動(dòng)機(jī)的上下料中可以準(zhǔn)確而又快速的將物品進(jìn)行搬運(yùn)，不僅有效的減少了勞動(dòng)的強(qiáng)度，同時(shí)還將工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度得到了有效的提高。在這個(gè)基礎(chǔ)上，PLC技術(shù)和氣動(dòng)技術(shù)的結(jié)合更是為機(jī)電一體化的控制實(shí)施提供了有利的條件，使其在工業(yè)自動(dòng)化中得到了有效的發(fā)展。文章所要探討的主旨就是在PLC技術(shù)下，對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的控制控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；氣動(dòng)機(jī)械手；控制系統(tǒng)

引言

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，在工業(yè)領(lǐng)域之中機(jī)電一體化、自動(dòng)化和智能化的實(shí)施已經(jīng)逐漸的成熟。電氣機(jī)械手由于可以自動(dòng)而又準(zhǔn)確的將物品進(jìn)行搬運(yùn)，在機(jī)械制造、電子工程、輕工業(yè)、冶金等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。電氣機(jī)械手系統(tǒng)中最為核心的部分就是執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，隨著PLC技術(shù)的成熟與完善，在PLC技術(shù)下手動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)又有了新的發(fā)展和成就。

1 機(jī)械手工作的過(guò)程概述

氣動(dòng)機(jī)械手的終端是一個(gè)氣動(dòng)夾爪，通過(guò)這個(gè)氣動(dòng)夾爪就可以很好的實(shí)現(xiàn)抓和放的動(dòng)作，由一個(gè)雙作用氣缸和一個(gè)雙電控電磁閥來(lái)完成控制[1]。同時(shí)電動(dòng)夾爪是安裝再說(shuō)一個(gè)垂直方向的雙作用氣缸上的，這樣其就可以實(shí)現(xiàn)上升和下降的動(dòng)作，其方向的控制也可以由一個(gè)單電控的電磁閥來(lái)完成。電氣機(jī)械手的工作流程首先是在其通電后先對(duì)機(jī)械手進(jìn)行復(fù)位，然后機(jī)械手的手臂就會(huì)下降到物品處，張開(kāi)手臂將物品夾緊，機(jī)械手臂再上升將物品拿起，在然后機(jī)械手臂前升、下降，手張開(kāi)將物品放下，最后機(jī)械手的手臂上升，手復(fù)位，這樣機(jī)械手就完成了整個(gè)的工作流程，也將一件物品從一處傳送到了另一處。

2 氣動(dòng)部分的工作流程

從上述的分析中發(fā)現(xiàn)，機(jī)械手一共具有8個(gè)動(dòng)作流程，其分別為：機(jī)構(gòu)下降→夾具夾緊→機(jī)構(gòu)上升→機(jī)構(gòu)前進(jìn)→機(jī)構(gòu)下降→夾具松開(kāi)→機(jī)構(gòu)上升→機(jī)構(gòu)后退到原位[2]。從這個(gè)過(guò)程中就可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)械手的主要?jiǎng)幼鞫技性跈C(jī)構(gòu)的升降、機(jī)構(gòu)的平移和夾具的夾緊和松開(kāi)這三個(gè)動(dòng)作上，而這三個(gè)動(dòng)作是分別由三個(gè)氣缸來(lái)完成的。而機(jī)械手的上升和下降以及左右移動(dòng)的執(zhí)行是通過(guò)采用雙線圈三位四通電磁閥來(lái)推動(dòng)氣缸來(lái)完成的。這樣在某個(gè)電磁線圈通電后，機(jī)械手就可以一直保持現(xiàn)有的這個(gè)機(jī)械動(dòng)作。就像在下降的電磁閥線圈通電后，機(jī)械手下降，那么不論線圈再端點(diǎn)與否，其依舊可以保持現(xiàn)有的下降狀態(tài)，一直到相反方向的線圈通電才會(huì)終止。同時(shí)，單線圈的兩位三通電磁閥還可以通過(guò)推動(dòng)氣缸來(lái)完成夾緊和放松的動(dòng)作，在線圈斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作，在線圈通電時(shí)執(zhí)行夾緊動(dòng)作，其氣動(dòng)系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。

圖1 氣動(dòng)部分的工作原理圖

3 PLC的控制工作介紹

3.1 PCL技術(shù)下氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的輸入與輸出

在PCL技術(shù)下，啟動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的實(shí)施需要向系統(tǒng)提供符合要求的開(kāi)關(guān)信號(hào)，這樣才可以有效的實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械手的控制，完成按機(jī)械手的動(dòng)作要求。在PCL技術(shù)下氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的實(shí)施，首先需要通過(guò)采集信號(hào)和控制電氣系統(tǒng)的電磁換向閥來(lái)對(duì)機(jī)械手機(jī)械牛通電，然后才可以實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)機(jī)械手在PCL下的自動(dòng)或手動(dòng)上下料。PCL技術(shù)下氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的輸入與輸出如表1所示。

表1 PCL技術(shù)下氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的輸入與輸出

3.2 PCL的控制設(shè)計(jì)

在PCL技術(shù)下，氣動(dòng)機(jī)械手的控制可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和連動(dòng)兩種工作方式。其中手動(dòng)控制是指，通過(guò)利用按鈕來(lái)對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的每一步動(dòng)作單獨(dú)的進(jìn)行控制；而連動(dòng)控制是指氣動(dòng)機(jī)械手根據(jù)控制信號(hào)對(duì)每一步的動(dòng)作自動(dòng)循環(huán)的執(zhí)行，一直到獲得停止信號(hào)為主，同時(shí)在控制系統(tǒng)氣動(dòng)后，根據(jù)每一步工序的操作要求，通過(guò)旋轉(zhuǎn)式的按鈕對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的工作方式是連動(dòng)形式或單動(dòng)形式進(jìn)行確定。這一工序的實(shí)施和確定對(duì)PCL技術(shù)下氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的實(shí)施起著關(guān)鍵性的作用，因?yàn)樵跊](méi)有確定的前提下，選擇單動(dòng)而執(zhí)行手動(dòng)的程度，那么其默認(rèn)的控制程序就為連動(dòng)程序，這樣會(huì)影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在PCL技術(shù)下，其對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)的特點(diǎn)要求控制系統(tǒng)中的每一個(gè)動(dòng)作都要按照順序嚴(yán)格的執(zhí)行，采用步進(jìn)指令來(lái)進(jìn)行編寫，這樣才可以有效的保證氣動(dòng)機(jī)械手可以在PCL技術(shù)下有條不紊的進(jìn)行工作，而一旦出現(xiàn)了誤動(dòng)動(dòng)作也不會(huì)出現(xiàn)混亂的局面。

在PCL技術(shù)下氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作執(zhí)行過(guò)程為：首先啟動(dòng)系統(tǒng)，此時(shí)氣動(dòng)機(jī)械手處于帶料狀態(tài)；然后在氣動(dòng)機(jī)械手獲得取料信號(hào)后就開(kāi)始實(shí)施工作動(dòng)作，其工作的實(shí)施從原點(diǎn)出發(fā)，按照工序的自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行，一直到系統(tǒng)停止信號(hào)發(fā)出為止；最后，當(dāng)最后一道工序的動(dòng)作完成之后，返回到原點(diǎn)，此時(shí)氣動(dòng)機(jī)械手可以自動(dòng)停止工作的進(jìn)行。根據(jù)這一動(dòng)作的執(zhí)行就可以將PCL技術(shù)下氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作控制過(guò)程，通過(guò)狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST來(lái)進(jìn)行設(shè)置，但是這個(gè)設(shè)置執(zhí)行的過(guò)程卻比較復(fù)雜，此時(shí)可以通過(guò)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將氣動(dòng)機(jī)械手的控制程序分成回原點(diǎn)操作、手動(dòng)單步操作和自動(dòng)聯(lián)系操作三程序[3]。其中原點(diǎn)操作程序的實(shí)施從開(kāi)始按下啟動(dòng)按鈕開(kāi)始，在原點(diǎn)的條件滿足時(shí)，特殊輔助繼電器為ON，在自動(dòng)返回到原點(diǎn)后，采用IST指令來(lái)將特殊輔助繼電器設(shè)置為ON，并采用特殊輔助繼電器將回原點(diǎn)的最后一步進(jìn)行復(fù)位；手動(dòng)單步操作程序的初始狀態(tài)繼電器由手動(dòng)程序、自動(dòng)運(yùn)行程序和回遠(yuǎn)點(diǎn)程序公正完成，其采用的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)均為STL，但是這三個(gè)程度不會(huì)在同一時(shí)間段內(nèi)被驅(qū)動(dòng)；自動(dòng)運(yùn)行程序的實(shí)施主要是根據(jù)系統(tǒng)的自動(dòng)動(dòng)作流程來(lái)進(jìn)行編碼的。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在PCL技術(shù)下，氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的有效改進(jìn)，在實(shí)現(xiàn)物體自動(dòng)循環(huán)搬運(yùn)的基礎(chǔ)上，使其可以在一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行來(lái)根據(jù)工廠的生產(chǎn)需求來(lái)實(shí)施。在這個(gè)過(guò)程中，氣動(dòng)技術(shù)從一個(gè)通過(guò)開(kāi)關(guān)控制想著高精度的反饋控制方向發(fā)展，不僅減少了氣動(dòng)機(jī)械手的配線、配管和元件的使用，同時(shí)還有效的提高了氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的可靠性，使其想著一個(gè)更加簡(jiǎn)便、快速的方向發(fā)展著。

參考文獻(xiàn)

[1]楊后川，楊萍，陳勇，等.基于FX2N PLC控制的實(shí)驗(yàn)用氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng)，2009，（2）：76.

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[3]王茂凡，趙中敏.PLC控制系統(tǒng)可靠性的軟件設(shè)計(jì)[J].機(jī)床電器，2010，（6）.