工業機械手PLC控制體系研究

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1引言

筆者曾到廣東省佛山市某企業開展調研工作，該企業下屬的一個機械工廠，在對生產工件的搬運過程中，還是采用傳統的人手操作，特別在對大型工件的取放操作時，效率更低，嚴重影響機加工生產。為此，該企業有關部門決定投入資金，采購一套工業機械手控制系統，并組織相關人員，根據自身實際，對控制系統進行改造設計，以滿足生產需要。本文主要介紹筆者如何采取措施，利用可編程序控制器（plc）對工業機械手控制系統進行改造設計以提高原設備的可靠性。

2工業機械手控制系統分析

在工業自動化生產中，無論是單機還是組合機床，以及自動化生產流水線，通常都要用機械手完成工件的取放。對機械手的控制主要是位置識別、運動方向控制和物料是否存在的判別。如圖1所示的機械手，可完成把工件從A點搬到B點的工作。機械手的上升、下降、左移、右移、抓緊和放松都用雙線圈三位電磁閥氣缸完成。當某個電磁閥通電時，就保持相對的動作，即使線圈再斷電仍然保持；直到相反方向的線圈通電，相對應的動作才結束。設備上裝有上、下、左、右四個限位開關，控制對應工步的結束。

3機械手控制過程設計

機械手控制系統中需輸入PLC的信號有啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、左、右和上、下限行程開關、光電檢測開關；需輸出分別控制左移和右移、上升和下降、抓緊和放松電磁閥的得電與失電。根據輸入輸出點數及功能要求，選擇FX2N-48MR型PLC機。其外部接線圖如圖2所示。機械手具體的工作過程為：當機械手處于原位時，按下啟動按鈕SB1，則Y4通電，機械手開始下降。當下降到位，碰到下限開關，X5的常開觸點閉合，則Y5得電，機械手夾緊工件；同時，定位器T0開始計時，延時10s后確保工件夾緊。定時時間到后，則Y3得電，機械手連同工件上升。上升到位時，碰到上限開關，X4的常開觸點閉合，則Y2得電，機械手連同工件右移。右移到位時，碰到右限位開關，X3的常開觸點閉合，則Y4得電，機械手連同工件下降。下降到位時，碰到下限位開關，X2的常開觸點閉合，則Y6得電，機械手松開工件；同時，定時器T1開始計時，當計時滿10s后，則Y3得電，機械手開始上升。當上升到時，碰到左限位開關，X2的常開觸點閉合，如果這時沒按下停止按鈕SB2，則回到M20，開始新的循環。如果按下了停止按鈕，則結束。其整個的順序功能圖如圖3所示。圖中M1用來實現在按下停止按鈕后，不馬上停止工作，而是在當前工作周期結束后，才停止運行。根據機械手的循序功能圖，采用使用啟保停電路的編程方式，可編寫出機械手的梯形圖程序如圖4所示。

4結論

從對控制系統進行改造設計后的使用結果表明，利用PLC對此類系統的電氣控制部分加以更新改造，以提高原設備的可靠性是可行的。大大降低了機床電氣故障率，減少了機床的停機時間；而且一旦PLC出現故障，借助PLC本身的自診斷程序可以快速地找到故障的部位與部件，更換后就可以恢復正常工作，給維修帶來了極大的方便，并有效地減少了維修費用。通過對機械手控制系統進行更新改造設計后，為工廠節約了搬運成本，進一步發揮加工設備的功效和潛在價值，達到了提高生產效益的目的。