氣動安裝機械手的PLC控制
0 引言 氣動機械手作為機械手的一種,，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕,、動作迅速,、工作可靠、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用,。氣動安裝機械手主要用于完成以下功能：選擇要安裝的小工件,，從料倉中推出來，并用吸盤吸住安裝到大工件中,。 1 氣動安裝機械手的結(jié)構(gòu)和工作原理 氣動安裝機械手的結(jié)構(gòu)示意如圖1 所示,。系統(tǒng)主要組成部分有：上料模塊和安裝模塊。上料模塊主要由2 個圓桶料倉,、推料裝置,、料倉平移氣缸和支架組成。上料模塊主要用于依次將2 個料倉中的工件2 推放到吸料工作臺上,，等待吸盤機械手取料,。在兩個氣缸的兩端都安裝有磁性開關(guān)，分別用于判斷兩個氣缸運動的極限位置,。推料氣缸和平移氣缸的配合靠延時來實現(xiàn),。安裝模塊主要由真空發(fā)生器、吸盤,、機械手,、翻轉(zhuǎn)氣缸和翻轉(zhuǎn)裝置等組成。真空吸盤用于抓取工件2,。吸盤內(nèi)腔的負壓（真空）是靠真空發(fā)生器產(chǎn)生的,。安裝模塊工作過程：吸料→機械手向前翻轉(zhuǎn)→安裝（放料）→機械手向后翻轉(zhuǎn)。
2 氣動控制系統(tǒng)設(shè)計 氣動安裝機械手的氣動控制回路如圖2 所示,。氣動系統(tǒng)由氣源,、氣動三聯(lián)件OZ、電磁閥,、節(jié)流閥,、真空發(fā)生器和各種氣缸組成。氣源工作壓力：最小6bar,，最大8bar,。翻轉(zhuǎn)、平移換向閥采用二位五通雙電控電磁閥,，推料,、吸料電磁閥采用二位五通單電控電磁閥,。電磁閥均選用AIRTAC 公司型號為4V110-M5 的產(chǎn)品。氣缸選用SMC 公司的產(chǎn)品,，翻轉(zhuǎn)氣缸1A選用CDM2B20-45 型,， 平移氣缸2A 選用CDJ2B16-60-B 型，推料氣缸3A 選用CDJ2B10-60-B 型,。為了使各執(zhí)行元件運動平穩(wěn),，各氣缸2個氣口裝有單向節(jié)流閥。翻轉(zhuǎn)前限/ 后限,、平移左限/ 右限,、推料伸限/ 收限的行程位置用氣缸開關(guān)檢測，氣缸開關(guān)選用SMC 公司的D-C73 產(chǎn)品,。真空發(fā)生器選用SMC 公司的ZU07L 型,。
3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計
3.1 PLC選型與I/O接口分配 PLC 是氣動安裝機械手的核心控制器。根據(jù)控制要求分析,，PLC 的輸入信號有：起?？刂菩盘? 個，位置檢測信號6 個,，聯(lián)絡(luò)信號2 個,，共11 個開關(guān)量輸入信號；輸出信號有：電磁閥控制信號6 個,，與前站的聯(lián)絡(luò)信號各1 個,，共7 個開關(guān)量輸出信號。輸入輸出信號的具體作用和地址分配如表1 所示,。繼電器和電磁閥的線圈均為DC24V,。選用三菱FX2N-48MR 型PLC，24 點直流輸入,，24 點繼電器型輸出,，并向外提供24V 直流電源，完全可以滿足控制要求,。
氣動安裝機械手接受的通訊信號有兩個：一個是大工件1 放好在安裝平臺上,，安裝機械手接受到的安裝請求信號4C5A；一個是安裝好的工件從安裝平臺被取走后,，安裝機械手接受到的搬取結(jié)束信號4C5B,，用于實現(xiàn)安裝機械手復位。氣動安裝機械手的通訊輸出信號通過中間繼電器來實現(xiàn)隔離,。繼電器K1 用來傳送氣動安裝機械手安裝完畢,、允許其他機械搬取工件的信號。 3.2 PLC控制程序 1）控制功能要求氣動安裝機械手控制系統(tǒng)分為單站控制、聯(lián)絡(luò)控制和停止控制三種控制功能,。單站控制,。初始時吸盤下有工件2，推料氣缸,、翻轉(zhuǎn)氣缸處于收回狀態(tài),，平移動氣缸可以在左或右位置。按下單站起動按鈕SB1,，安裝模塊完成依次完成如下動作：吸盤吸料→翻轉(zhuǎn)氣缸向前翻轉(zhuǎn)→工件2 被搬運到安裝工作臺→吸盤放料→延時→機械手向后翻轉(zhuǎn),。工件2 被吸取走后，上料模塊主要完成以下動作：推料和更換料倉,。推料完畢后，吸盤機械手才能向后翻轉(zhuǎn),，回到原位,。如果沒有停止信號，氣動安裝機械手按照以上過程循環(huán)進行,。此時,，要注意安裝工作臺的工件要及時取走，否則容易損壞機械,。聯(lián)絡(luò)控制,。當工件1 被放置在安裝工作臺且安裝搬運機械手離開后，氣動安裝機械手位于初始狀態(tài)時,，按下聯(lián)絡(luò)按鈕SB2,，氣動安裝機械手按照單站控制方式下的要求，完成一次工件2 的上料和安裝任務(wù),。如果沒有停止信號,，氣動安裝機械手在下一個工件1 放置好后，自動進入下一工作周期,。 停止控制,。任何時候按下停止按鈕SB3，控制系統(tǒng)在完成當前工作周期后停止工作,。 2）工藝流程 按照上述控制要求,，繪制氣動安裝機械手的工藝流程如圖3 所示。氣動安裝機械手的控制流程比較復雜,。起動系統(tǒng),，進入安裝等待步；單站方式或聯(lián)絡(luò)方式下有安裝請求信號來后,，吸料,，吸料機械手向前翻轉(zhuǎn)。放料控制和上料控制分支流程同時進行。上料控制分支流程又有左料倉上料和右料倉上料兩種選擇,。上料完畢,，吸料機械手向后翻轉(zhuǎn)，此時氣動安裝機械手的機械返回到了原點,。
為了能使程序流程不出錯,，必須使程序的步進狀態(tài)也要正確地返回原點。在S27 步,，發(fā)送安裝完畢信號后,，用第4 站的聯(lián)絡(luò)信號——搬取結(jié)束信號4C5B 作為程序步進狀態(tài)返回原點的轉(zhuǎn)換條件。 PLC 的程序用步進指令編程實現(xiàn),，控制程序分為：安裝等待,、吸料、機械手前翻,、安裝,、安裝結(jié)束等待、推料,、料倉判斷,、料倉左移或右移、上料結(jié)束等待,、機械手后翻,、發(fā)送聯(lián)絡(luò)信號及復位等待，加上初始步共13 步動作,。單站控制方式和聯(lián)絡(luò)控制方式的程序共用,。在安裝等待步，如果是單站工作方式,，則延時后進入下一步,，如果是聯(lián)絡(luò)工作方式，則等待安裝請求信號,，信號有效時,，才進入下一步。為了避免兩種控制方式?jīng)_突,，在步進控制程序外的控制方式選擇程序中,，需設(shè)置兩種控制方式的互鎖。 4 結(jié)束語 氣動安裝機械手是較復雜的一個控制系統(tǒng),，主要體現(xiàn)在它的機械動作復雜,，電氣控制聯(lián)鎖關(guān)系較多。采用PLC 對氣動安裝機械手進行自動控制,，既解決了本系統(tǒng)上料模塊和安裝模塊,、推料氣缸和平移氣缸之間的互鎖關(guān)系，也解決了本系統(tǒng)與其他機械單元之間的協(xié)同作業(yè)，很好地實現(xiàn)了氣動安裝機械手的上料,、吸料,、安裝和聯(lián)絡(luò)等功能?？刂葡到y(tǒng)經(jīng)過運行調(diào)試,，設(shè)備動作順暢、性能穩(wěn)定,、可靠性高,。 |
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