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基于plc的機械手的設計

基于plc的機械手的設計

基于PLC的機械手控制系統設計

(張凱,471420088,機械研14-3)

(遼寧工程技術大學,機械工程學院,遼寧阜新123000)

摘要:本文主要介紹了一種基于PLC控制的氣動機械手的工作原理及系統組成,并介紹了用西門子S7-200與各元器件的連接。最后簡單分析了整個系統的工作流程及模擬實驗面板的介紹。

關鍵詞:PLC;機械手;控制系統

0 引言

機械手是能夠按照給定程序、軌跡與要求模仿人手的部分動作,實現自動抓取、搬運或操作的自動化裝置,氣動機械手則是用氣動系統驅動的機械手。應用機械手的意義在于可以提高生產作業的自動化水平及產品質量,減輕操作者的勞動強度,實現安全生產。尤其在高溫、低溫、粉塵、易燃易爆、有毒氣體及放射性等惡劣環境中代替人進行正常工作,意義更為重大。因此,機械手在熱壓、鍛造、機械加工、飲料裝箱自動線等各種自動化作業領域中獲得了廣泛應用。

1 系統組成及功能介紹

機械手采用氣動傳動,由精度較高的氣動元件組合而成,為直角坐標式機械手結構,實現 2個自由度,由機身、水平臂、豎直臂、夾緊手組成,可以完成水平臂的伸縮、豎直臂的升降以及抓取等動作,可以方便的通過滑閥的中位機能調節合適的執行元件的位置,完成對物件的移動。機械臂用 2 個氣缸控制,即橫向移動氣缸和縱向移動氣缸。其控制系統采用目前控制領域應用比較普遍、性能優越的 PLC,根據需要選用西門子公司的 S7-200 型 PLC 作為控制系統的核心。運動路線:升降臂下降——抓取工件——升降臂上升——伸縮臂右移——升降臂下降——卸載工件——升降臂上升——伸縮臂左移,完成一次物料的搬運。2 控制系統設計

2.1 控制系統的基本組成

一個完整的計算機控制系統應該包括被控對象、執行機構、檢測裝置、模數(A/D)轉換器和數模(D/A)轉換器、數字計算機系統(包括硬件和軟件)。

2.2 電氣控制電路的設計

系統開始啟動時,通過控制面板設定要控制的氣缸的初始位置,S7-200 通過控制面板的輸入來獲取相應初始值,S7-200 對控制面板上的輸入量進行響應,然后進行輸出并執行相應控制。在本設計中的,被控對象是氣壓控制閥,通過控制閥的動作再對執行元件(氣缸)的位置進行控制。為了達到控制的準確,因此在設計中采用了閉環控制系統,光電編碼器(位置傳感器)獲取位置量,并將獲取的模擬值經過 A/D 轉換后,再通過總線送到 S7-200 的輸入口,進行反饋控制,從而提高系統的精度。

3 模擬實驗面板圖

圖 1 中的 YV1、YV2、YV3、YV4、YV5、HL分別接主機的輸出點 Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5 ;SB1、SB2 分別接主機的輸入點I0.0、I0.5 ;SQ1、SQ2、SQ3、SQ4 分別接主機的輸入點 I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。圖 1 中的啟動、停止用動斷按鈕來實現,限位開關用鈕子開關來模擬,電磁閥的原位指示燈用發光二極管來模擬。

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