基于SIEMENS PLC的机械手控制分析

杨保香，武欣竹，韩斌慧

（西安航空职业技术学院，陕西 西安 710089）

基于SIEMENS PLC的机械手控制分析

杨保香，武欣竹，韩斌慧

（西安航空职业技术学院，陕西 西安 710089）

本文以机械手为研究对象，采用西门子S7—200 PLC对机械手的运动过程进行控制，这些运动包括手臂上下、左右直线运动，手爪夹紧、松开动作和机械手整体旋转运动等。所采用的动力机构是步进电机，能够做到精确控制。同时在多个行程开关传感器的保护下，保证了这些运动的精准。

PLC；机械手；控制分析

机械手是现代自动控制领域中出现的一项新技术，成为现代制造生产系统中的一个重要组成部分。本文的控制系统采用小型S7—200 PLC，它适用于各种场合中的自动控制、检测、监测等，同时具备编程简单、控制灵活、可靠性高等优点。

1　机械手的控制系统分析

1.1控制要求

本文需要机械手按既定的动作，完成将传送带A上的物品等搬至B，其示意图如图1所示。

图1　机械手动作示意图

1.2控制系统设计的动作分析

（1）初始状态：机械手处于原位状态，即右限SQ3，下限SQ5受压。（2）按下启动按钮，传送带B开始运行，同时机械手从右下限开始上升。（3）机械手上升至上限位，SQ4动作，上升动作结束，同时机械手开始左旋动作。（4）机械手旋转至左限位，SQ2动作，左旋动作结束，同时机械手开始下降动作。（5）机械手下降至下限位，SQ5动作，下降动作结束，同时传送带A开始起动。（6）传送带A将工件送入光电开关检测区，SQ6动作，传送带A停止运行，同时机械手开始抓物动作。（7）机械手抓住工件，SQ1动作，抓物动作完成，同时机械手再次上升。（8）机械手上升至上限位开关SQ4动作，上升动作停止，同时机械手开始右旋动作。（9）机械手右旋至右限位，SQ3动作右旋动作停止，同时机械手开始下降动作。（10）机械手下降至下限位，SQ5动作，下降动作结束，同时机械手开始放物动作，延时5 s后，放物动作完成。

2　动力装置的选择

机械手要求精度非常高，所以系统采用的是步进电机，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数宋控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

表1 I/O端口分配表

3　I/O端口分配表

本文的机械手控制系统所采用的PLC是SIEMENS公司生产的S7-200 CPU226型。一共使用了8个输入点。8个输出点。I/O分配如表1所示。

4　控制分析

整个机械手的控制流程如图2所示。

5　结语

实践证明PLC在机械手控制系统中起到了十分重要的作用。但在PLC控制的过程中，还有诸多问题需要注意。本文就控制过程中的几项关键问题提出了自己的一些看法。实践证明，PLC控制下的机械手在自动化搬运方面取得了良好的效果。

[1] 张应金.PLC在机械手搬运控制系统中的应用[J].自动化博览，2008.02.

[2] 陈蕴基.基于RS.422总线的PLC控制系统的研究[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2003.27(2).

[3] 张波.多功能上下料用机械手液压系统[J].液压与气动，2002.2.

图2　控制流程图

TG65

B

1671-0711（2016）09（上）-0106-02

本文为西安航空职业技术学院2014年度院级课题“3KG级高速桁架机械手及料仓的设计与分析”（项目编号：14XK-ZL001）的阶段性成果。