交叉杆自动检测系统设计研究

李建伟

摘 要：本文要探讨的交叉杆自动检测系统，就是通过PLC控制机械手的升降、抓取、释放、移动、窗户的升降、小车的进退，且经过较为复杂的编程使这一系列的动作自动有序完成。

关键词：交叉杆；自动检测；系统；研究

1 PLC的控制特点

PLC集中了计算机的功能完善、灵活性、通用性强和继电器控制系统的简单、易懂、操作方便等优点，它与传统继电器逻辑控制和计算机控制相比，具有如下特点：

①可靠性高，抗干扰能力强；②硬件配套齐全，功能强，通用性好；③系统的设计、安装、调试工作量少，维修方便；④联网方便、便于系统集成。

由于PLC具有上述一系列优点，已经广泛应用于冶金、化工、轻工、机械、电力、建筑、交通、运输等行业。

由于该检测环境比较恶劣，存在一定的电磁干扰，而且检测室密闭不透光，这就使得交叉杆的定位要求比较高，同时机械手和暗室窗户的动作顺序和连贯性要求也比较高。因此，这些动作的顺序就要涉及一些传感器的使用，而PLC在这方面具有强大的功能，而且PLC的I/O接线只需将信号的设备（如传感器、开关、按钮等）与其输入端子直接连接，将接收输出信号执行控制任务的执行元件（接触器、电磁阀等）与PLC的输出端子直接连接。传统继电器控制中的一些中间继电器、计时器、计数器等功能是由处理器内部完成的，这就大大减少了控制柜的设计、安装、接线等工作量。而计算机控制还要在输入、输出接口上做大量工作，才能与现场设备连接，而且调试也比较烦琐。PLC的故障率很低，并且具有完善的诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的指示灯或编程器提供的信息迅速地查明故障原因，用更滑模块的方法可以迅速地排除PLC的故障。

2 基于PLC的交叉杆全自动检测系统的设计

2.1 设计原理交叉杆全自动检测系统的特点是快速、准确的将交叉杆由外部移动到银光探伤机的工作位，为银光探伤机的工作做辅助。

2.2 设计方案

2.2.1 机械结构方案的设计

根据工作环境的要求，该系统分为两部分（一部分是辅助进料，一部分辅助出料，如图1）。

图1 交叉杆进、出料示意

该装置通过减速电动机实现机械手的左、右移动，行程位置是靠安装在主体架的接近开关控制。而机械手的动作是通过PLC控制气缸的动作实现。

机械手升降（如图2）是气缸1动作实现，机械手对交叉杆的抓取和释放是气缸2实现。

4#电磁阀

5#电磁阀

6#电磁阀

1#接触器

2#接触器

7#电磁阀

8#电磁阀][输入][输出]

出料侧I/O端子分布表

[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][名称

小车移动

机械手抓取

机械手升降

机械手行走

窗户升降][名称

小车移动

机械手抓取

机械手升降

机械手行走

窗户升降][输入][输出][I/O

端子

I2.3

I2.2

I1.6

I1.7

I1.4

I1.5

I1.2

I1.3

I2.0

I2.1][备注

磁性开关（近）

磁性开关（远）

磁性开关（近）

磁性开关（远）

磁性开关（近）

磁性开关（远）

接近开关（近）

接近开关（远）

磁性开关（近）

磁性开关（远）][I/O

端子

Q2.3

Q2.2

Q1.6

Q1.7

Q1.4

Q1.5

Q1.2

Q1.3

Q2.0

Q2.1][备注

9#电磁阀

10#电磁阀

11#电磁阀

12#电磁阀

13#电磁阀

14#电磁阀

3#接触器

4#接触器

15#电磁阀

16#电磁阀]

③检测系统程序设计（以进料侧为例，出料侧的工作原理和进料侧相同，机械手的动作、窗户的动作等工作顺序不同）。

a机械手抓取交叉杆，首先要求交叉杆在小车上的定位，该定位是通过电磁阀控制气缸伸缩，位置是通过磁性开关设定；

b机械手抓取交叉杆，通过气缸1下降到交叉杆定位的位置，气缸2动作抓取交叉杆，然后机械手回位；

c窗户下降，该动作是通过电磁阀控制气缸伸缩，位置是通过磁性开关设定；

d机械手行走，该动作是通过控制减速电动机的正、反转使机械手到达设定位置；

e机械手释放交叉杆，通过气缸1下降到交叉杆定位的位置，气缸2动作释放交叉杆，然后机械手回位；

f机械手行走回位，窗户上升。

在整个检测系统程序中，我们加入了启动、停止、复位功能。停止是防止机械手在动作中途发生意外而设定的；复位是为每次设备开机后，保证整个系统各部位全部处于初始位置，为下一步系统工作做好准备。

3 结束语

交叉杆检测系统是一套全自动检测系统，该系统采用气动式驱动，动作快速，自动定位，控制性能好，而且不受外界环境影响，能够在各种工作环境下完成检测任务。原来需要3-4个人完成的任务，现在只需要1-2个人就可以完成，减少了人员配备，提高了工作效率。

參考文献：

[1]李凤阁，等.电气控制与可编程控制器应用技术[M].机械工业出版社，2007.