工业机械手PLC控制体系研究

1引言

笔者曾到广东省佛山市某企业开展调研工作，该企业下属的一个机械工厂，在对生产工件的搬运过程中，还是采用传统的人手操作，特别在对大型工件的取放操作时，效率更低，严重影响机加工生产。为此，该企业有关部门决定投入资金，采购一套工业机械手控制系统，并组织相关人员，根据自身实际，对控制系统进行改造设计，以满足生产需要。本文主要介绍笔者如何采取措施，利用可编程序控制器（PLC）对工业机械手控制系统进行改造设计以提高原设备的可靠性。

2工业机械手控制系统分析

在工业自动化生产中，无论是单机还是组合机床，以及自动化生产流水线，通常都要用机械手完成工件的取放。对机械手的控制主要是位置识别、运动方向控制和物料是否存在的判别。如图1所示的机械手，可完成把工件从A点搬到B点的工作。机械手的上升、下降、左移、右移、抓紧和放松都用双线圈三位电磁阀气缸完成。当某个电磁阀通电时，就保持相对的动作，即使线圈再断电仍然保持；直到相反方向的线圈通电，相对应的动作才结束。设备上装有上、下、左、右四个限位开关，控制对应工步的结束。

3机械手控制过程设计

机械手控制系统中需输入PLC的信号有启动按钮SB1、停止按钮SB2、左、右和上、下限行程开关、光电检测开关；需输出分别控制左移和右移、上升和下降、抓紧和放松电磁阀的得电与失电。根据输入输出点数及功能要求，选择FX2N-48MR型PLC机。其外部接线图如图2所示。机械手具体的工作过程为：当机械手处于原位时，按下启动按钮SB1，则Y4通电，机械手开始下降。当下降到位，碰到下限开关，X5的常开触点闭合，则Y5得电，机械手夹紧工件；同时，定位器T0开始计时，延时10s后确保工件夹紧。定时时间到后，则Y3得电，机械手连同工件上升。上升到位时，碰到上限开关，X4的常开触点闭合，则Y2得电，机械手连同工件右移。右移到位时，碰到右限位开关，X3的常开触点闭合，则Y4得电，机械手连同工件下降。下降到位时，碰到下限位开关，X2的常开触点闭合，则Y6得电，机械手松开工件；同时，定时器T1开始计时，当计时满10s后，则Y3得电，机械手开始上升。当上升到时，碰到左限位开关，X2的常开触点闭合，如果这时没按下停止按钮SB2，则回到M20，开始新的循环。如果按下了停止按钮，则结束。其整个的顺序功能图如图3所示。图中M1用来实现在按下停止按钮后，不马上停止工作，而是在当前工作周期结束后，才停止运行。根据机械手的循序功能图，采用使用启保停电路的编程方式，可编写出机械手的梯形图程序如图4所示。

4结论

从对控制系统进行改造设计后的使用结果表明，利用PLC对此类系统的电气控制部分加以更新改造，以提高原设备的可靠性是可行的。大大降低了机床电气故障率，减少了机床的停机时间；而且一旦PLC出现故障，借助PLC本身的自诊断程序可以快速地找到故障的部位与部件，更换后就可以恢复正常工作，给维修带来了极大的方便，并有效地减少了维修费用。通过对机械手控制系统进行更新改造设计后，为工厂节约了搬运成本，进一步发挥加工设备的功效和潜在价值，达到了提高生产效益的目的。