夹钳系统的精确定位与自动运行

李 鹏 黄文涛

(河南华东工控技术有限公司，河南 郑州 454950）

1 介绍夹钳装置

本文所描述的夹钳，是一种特殊的起重设备，具有手动、自动和检修三种工作模式。夹钳主要分为三个工作机构，分别为夹钳开闭、 夹具升降以及大车的左右平移。采用西门子S7-300 PLC 和TP177A 触摸屏，ABB 公司的ACS800 变频器，欧姆龙绝对值编码器以及接近开关等设备的共同配合，使得夹钳在多个工作实现精确定位和各个机构的正常动作。

2 夹钳的电气系统的主要硬件配置

PLC:6ES73136CF030AB0

变频器：ACS800-01-060-3+P901+D150

触摸屏：6AV66470AC113AX0

绝对值编码器：E6C3-AG5C 1024P/R

接近开关：E2E-X18ME1-Z 2M DC24V

3 夹钳的参数设置

调整变频器的参数，输入电机铭牌参数，设置多段速功能等；正确连接绝对值编码器与PLC 的连线；根据工艺要求，编写PLC 的程序，并在程序内验证编码器的接线；在触摸屏内设置各个工位的精确位置，以及高位和低位的减速位置。

4 夹钳的工作流程

4.1 夹钳的检修工作状态

把状态开关拨在检修位置，夹钳此时的操作就如同一台普通的行车。夹钳司机通过操作电气操作台上的主令来控制夹钳的运行。司机可以通过主令控制夹钳的上升和下降，控制大车的左右移动，大车分为四个档位。司机还可以通过电气操作台上的夹钳开按钮和夹钳关按钮来控制夹钳的打开和关闭。

注意：夹钳在检修工作状态时，缺少PLC 程序内的各种保护，只有在夹钳不能正常工作时才应急使用。一般的正常工作，不使用这种模式。

4.2 夹钳的手动工作状态

把状态开关拨在手动位置，夹钳将以手动模式工作。

司机首先按下夹钳打开按钮，直至夹具打开指示灯亮，此时代表夹具已打开。再拉起主令，直至上限位灯亮，此时表示夹具已升起。然后按下相应的工作位置的按钮，如：按下6 号位按钮，此时PLC 将根据绝对值编码器所测量的位置与触摸屏所设置的6 号位的精确脉冲做对比，自动在程序内判断夹钳现在所处的位置是在6 号位的左右方向，进而输出相应的指令，控制变频器向左或者向右高速运行。当夹钳运行到6 号位附近——触摸屏所设置的减速位置时，PLC 就不再输出高速运行命令，只输出低速命令，此时变频器缓缓向6 号位运行。当夹钳运行到6 号位正上方时，此时6 号位的接近开关就会点亮，将信号送入PLC，PLC 就会切断变频器的运行命令，夹钳就会停止运行。同时，夹钳的惯性能量通过制动电阻转换成热能释放掉，进而实现夹钳的快速停止。在这个时候，夹钳正好停止在6 号位的正上方。司机推下主令，直至下限位灯亮，此时夹具已降到最低位，然后再按下夹具闭合按钮，夹具关闭，将钢坯抓住。司机再拉起主令，直到上限位。这个时候，夹钳已经将钢坯抓起。然后按下放料位按钮，夹钳就会自动运行到放料工位，运行方式同6 号位一样。当夹钳停在放料工位的正上方时，司机再推下主令，将夹具放下，最后按下夹钳打开按钮，将夹具打开，把钢坯放在放料工位上，操作方法同上。至此，完成一个完整的手动操作周期。

注意：夹钳在手动工作状态时，如果夹具上限位灯未亮，夹钳不允许左右运行，以免夹具撞到钢坯或者工作人员；工位灯不亮，夹具不允许下降，以免将钢坯放偏；夹具闭合灯和打开灯未亮时，夹具不允许上升或下降，以免夹具压住钢坯或者钢坯未被抓紧而滑落。

4.3 夹钳的自动工作状态

把状态开关拨在自动位置，夹钳将以自动模式工作。

自动运行的前提是夹具必须处在打开状态。此时，司机按下某个工位按钮，以8 号位为例，夹具将会依次完成以下步骤：夹具自动上升到上限位——大车自动运行到8 号工位正上方并停止——夹具自动下降到下限位——夹具自动闭合，抱紧钢坯——夹具自动上升到上限位——大车自动运行到放料工位——夹具自动下降到下限位，将钢坯放在放料工位上——夹具自动打开——夹具自动上升到上限位。至此，完成一个自动运行周期。

注意：在自动工作状态时的注意事项同手动状态。

5 夹钳运用的优势

随着社会的发展，企业对设备的工艺要求会越来越高，员工必须又快又好又安全地完成生产工作。谁能在激烈的市场竞争中提高生产效率，谁就能掌握主动权。运用此套夹钳系统，可以极大地提高生产效率，节约人员的投入，节省操作员工的劳动强度，进而起到节能降耗、节约成本的功效。

[1]ACS800 标准应用程序7.x.

[2]S7-300 系统手册.

[3]Wincc Flexible 2008 手册.