数控车床气压机械手臂的PLC控制系统

吴争(哈尔滨石油学院,黑龙江哈尔滨 150028)



数控车床气压机械手臂的PLC控制系统

吴争
(哈尔滨石油学院,黑龙江哈尔滨 150028)

【摘 要】本文的研究中以可编控制器为主要方法对机械摇臂的气压设备实行电器的控制,并且把数控车床的上下料机机械手臂作为本次探索的对象,目的是要将系统的自动化以及柔性化凸现出来。此外,本文还详细介绍了该系统主要的工作机理,描述了主要的机械零部件构造,阐明了气压控制原理以及可变遥控器的具体操作方法。

【关键词】PLC控制系统 气压系统 上下装料

随着经济的不断发展，科学技术的不断进步，大部分的生产已经从人工化转向自动化、智能化。传统数控加工方式琐碎、重复的加工工序都是靠人工完成的，繁重的体力劳动势必会降低工作的效率。这种单纯地依靠人工操作机器工作或者是继电器控制的半自动化的装置来完成上下料的工作都存在一定的弊端。可编控制器PLC控制的装料机机械控制系统就是针对这一问题研究出来的方法，这一系统使用方便，原理简单，抗干扰能力强，工作效率高。

1 工作原理

在这个系统中上下料机械手的结构趋于整体化，它由料斗与搬运以及上下料零部件组合而成。这种改造后的料斗在使用过程中更加功能化。此外，它的结构比较紧凑，运动既平稳又准确，这一特点能够很好的实现五级调速。这种设备制造出来的工件质量仅有一千克，并且工作范围比较灵活。

系统启动后会有一个自我检查的程序，若结果良好则会开启工作模式，各项组件处于工作准备状态，当收到开始工作的信息时，机械手臂就会启动工作模式，详细工作流程如图1:

2 系统的结构

PLC控制系统包括控制系统，驱动系统，执行系统。所谓控制系统，它有四个组成因子，包括位置检测装置以及可编程控制器、主控柜与主控面板。驱动系统则是采用全气压的驱动方式，它既能满足手动调节的条件也能够进行自动化操作。执行系统的组成部分有升降机构以及吸盘夹持结构等，它的手臂有两个夹持，进行流水线工作，与传统的系统结构相比，大大提高了工作效率。

3 系统的软件与硬件

3.1 气压驱动系统

在这一系统中，使用的是双泵供气，目的是避免外界对抓取工作的干扰；真空吸盘与凸轮以及连杆机构的组合运行，能够完成手部的夹紧以及松开的动作，进而完成工件的吸放工作；气缸与齿轮的合作能够完成机械臂的摇摆以及移动的工作；真空吸盘以及手臂的气缸的控制回路中都设置为气控单向阀，并且装配了限位开关，它的控制由压力继电器以及光栅位置传感器来完成，这样的设计解决了紧急停电时容易出现手指的松开等问题。另外，还增添了紧急停止以及恢复原位的按钮，这样就能避免干扰互锁等装置。

3.2 PLC控制系统

设计PLC所要遵循的基本原则有下面几点:第一系统的设计务必要保证操作人员以及运行设备本身的安全；第二PLC不仅要在程序设计上作出安全措施，在进行硬件的相关知识普及时也要做好安全方面的思想教育工作；第三在对软件进行安全程序编写的保护措施外，还要对硬件进行保护措施的安装，这样能够避免因为软件的编写漏洞而产生的安全隐患；第四要对PLC本身的特点进行了解。不同的系统提供者会在系统设计方面有一些差异，因此要对所使用的系统本身的特点进行详细的了解，用正确的操作方法进行操作，才能真正实现系统自身的价值；第五调试点的设计是整个系统成功与否的关键。当然PLC程序的设计需要多次调试、修改，最终达到想要的结果。

PLC系统的整个设计流程如下:第一如果所选择的系统自带程序，就需要对程序的属性有一个全面的了解，能够保障程序的后续工作顺利进行，由于系统工作机理大致相同，因此没必要花费大量的时间从初始编码进行编写，进而选择自带程序的可编控制器系统是最佳的选择；第二将全部与PLC有关的进出信号排列出来，并且参考PLC内部接口的固有属性，编制出相对应的标号；第三画出生产所需要的流程图以及工作循环图和功能图等等；第四根据具体语言环境，编写图文符号所对应的文字注解。

3.3系统的调试

调试的过程简要过程如下:输入程序→检查电器线路→虚拟调试→运营调试→非常规调试。

调试注意事项:检查电源，运行调试时检查机械与电气的配合是否有效，在非常规调试时检查PLC设计的保护功能是否有效以及报警功能是否完善。

3.4 PLC控制系统

可以依据系统控制信号的数量来进行可编控制器的选择。在这里简要介绍三菱FX型号的可编制控制器，它是自带程序的，有在线以及离线编辑的功能，能够根据实际情况进行改变，体现柔性化。机械在它的控制下有手动以及连续操作两种工作方式。在实际工作中，默认的是连续工作，若是要求单动，就要选择手动程序。

4 结语

通过研究我们发现，利用PLC对数控车床上下料机械手进行控制，手动、连续以及互锁等多种功能可以很好的展现出来，并且它还具有比较好的规避外界干扰的优点以及良好的可靠性。

参考文献:

[1]蔡奇善.数控车床气压机械手臂的PLC控制系统[J].科学大众(科学教育),2014,08:169+177.

[2]蔺代永.基于PLC的数控加工中心自动换刀系统的研究[D].湖南大学,2014.

[3]王申银.典型数控机床的故障诊断与维护和专家系统的研究[D].山东科技大学,2006.

[4]冯毅.摆动式机械手机构运动与PLC控制的研究[D].沈阳工业大学,2011.

作者简介:吴争(1995—),男,黑龙江绥化人,学位职称:机械电子工程系机械制造设计及其自动化7班本科在读,研究方向:PLC控制系统。