机械手的控制

7.2.13　机械手的控制

1）概述

在自动化生产线上，机械手的优点是搬运物品或器件快速、移动准确，例如将传送带A上的物品搬运至传送带B上，或把某元件（电阻、电容等）送至印刷线路板上。采用PLC来控制气动机械手，使之有规律的运动，是比较方便的。

2）系统组成

机械手搬运物品工作示意图如图7.19所示。

图7.19　机械手搬运物品工作示意图

原理图中传送带A、B分别由电动机M1、M2驱动。机械手的左旋/右旋运动由双线圈两位电磁阀驱动液压装置实现，每个线圈完成一个动作，即左旋、右旋运动分别由电磁阀线圈Y2、Y1驱动液压装置实现。机械手的上升/下降运动分别由电磁阀线圈Y3、Y4驱动液压装置实现。

机械手的夹紧/放松由单线圈两位电磁阀Y5驱动液压装置完成，线圈通电时执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。

有关到位信号分别是：右旋到位行程开关（状态开关）SQ1；左旋到位行程开关SQ2；上升到位行程开关SQ3；下降到位行程开关SQ4。

3）控制要求

机械手有两种运行方式：自动循环运行和单周期运行。

（1）在自动循环运行方式下，机械手的动作要求如下：

①机械手在原始位置时（右旋到位），状态开关SQ1动作，按下启动按钮，机械手松开，传送带B开始运动，机械手手臂开始上升。

②机械手上升到上限位置时，状态开关SQ3动作，上升动作结束，机械手开始左旋。

③机械手左旋到左限位置时，状态开关SQ2动作，左旋动作结束，机械手开始下降。

④机械手下降到下限位置时，状态开关SQ4动作，下降动作结束，传送带A启动。

⑤传送带A向机械手方向前进一个物品的距离后停止，机械手开始抓物。

⑥机械手抓物，延时1s后，机械手开始上升。

⑦机械手上升到上限位置时，状态开关SQ3动作，上升动作结束，机械手开始右旋。

⑧机械手右旋到右限位置时，状态开关SQ1动作，右旋动作结束，机械手开始下降。

⑨机械手下降到下限位置时，状态开关SQ4动作，机械手松开，放下物品。

⑩机械手放下物品，经适当延时，一个工作循环过程完毕，自动进入下一个工作循环。在工作循环中任意时刻按下停止按钮，停止状态保留，系统在完成一个工作循环后停在原位。

系统中传送带B随机械手启动而开始连续运行，随系统工作结束而停止。

传送带A为步进式传送，当机械手左旋下降到位时，传送带A开始运行；当机械手开始抓物时，运行停止。

其功能流程如图7.20所示。

图7.20　机械手控制功能流程图

（2）单周期运行。按下启动按钮后，机械手从原位开始工作，完成上述10个工作步骤后，停止运行。若需机械手继续工作，要重新按启动按钮。

4）设计提示

（1）由于系统是典型的顺序控制，可任选一种顺序控制设计方法实现顺序控制。

（2）机械手抓物后要经过延时、上升、右旋、下降后才放物，故驱动Y5电磁阀线圈的输出继电器用SET、RST指令实现较为方便。

（3）传送带B随机械手启动开始连续运行，随系统工作结束停止，可采用SET、RST指令实现。传送带A为步进式传送，当启动运行后进入下一工步时自动停止。

（4）在自动循环运行方式的任一个工作循环中，停止信号必须在机械手放物延时后才能起作用。故在循环中任意时段按下停止按钮时，停止信息应当被保留下来，可采用启保停电路或SET、RST指令实现。

（5）转换条件的不同决定单周期和连续循环转换目标的不同。

5）设计报告要求

（1）设计报告封面、目录、设计任务书。

（2）根据设计任务的要求，进行测点统计。

（3）选择PLC，进行PLC的I/O分配，完成系统组态或硬件配置。

（4）画出PLC I/O接线图及相关的图纸。

（5）根据自动控制功能流程图设计顺序功能图SFC（状态转移图），在此基础上设计梯形图程序并加以说明。

（6）给出语句表（指令助记符）程序。

（7）在PLC实验室上机模拟调试，检验设计功能。

（8）写出设计心得体会。

（9）列出参考文献。