免费文档范文--机械手移动工件控制系统(三)

.机械手移动工件控制系统的控制要求
 以三菱公司的PLC为例，设计一个简单的机械手移动工件控制系统。图a所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。该机械手石一个水平/垂直位移的机械设备，其操作是将工件从左工作台搬运到右工作台。
 机械手移动工件的基本结构图如图a所示
            图1-a    机械手移动工件的基本结构图
 1工作原理
 机械手移动工件通过限位开关和电机来控制。
 机械手分别通过前进/后退电机、上升、下降电机的正反转来上、下、左、右移动，移动的最大位置通过上、下、左、右4个限位开关控制。
 夹放工件通过夹紧、放下电机的正反转来控制。夹紧工件通过定时器来控制，即凭经验设定一个时间，在这个时间内，机械手能完全夹紧工件。放下工件通过松限位开关来控制。
 按下启动按钮，整个系统按照PLC程序的设定有序的运行；正常停车时，按下正常停车按钮，等机械手运行到初始位置，停车。当按下即停按钮时，系统不管运行到什么状态，都要立即停止
 2设备控制要求
 机械手移动工件控制系统的要求时有“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。
 2.1正常运行
 在初始位置（上、左、松限位开关确定）处，按下启动按钮，系统开始工作；
 机械手首先向下运动，运动到最低位置停止；
 机械手开始夹紧工件，一直到工件夹紧为止（由定时器控制）；
 机械手开始向上运动，一直运动到最上端（由上限位开关确定）；
 上限位开关闭合后，机械手开始向右运动；
 运行到右端后，机械手开始向下运动；
 向下运动到最低位后，机械手把工件松开，一直到松限位开关有效（由松限位开关控制）；
 工件松开后，机械手开始向上运动，直至触动上限位开关（上限位开关控制）；
 到达最上端后，机械化搜开始左运动，直到触动左限位开关，此时机械手已回到初始位置；
 该系统要求能连续循环工作。正常停车时，要求机械手回到初始位置才能停车。
 2.2紧急停止
 按下紧急停止按钮时，系统立即停止。
 3硬件配置
 从控制系统图1－B可以看出，在控制方式选择上需要一个启动按钮用来完成自动方式的启动、1个停止按钮用来处理正常情况下的停止运行，1个急停按钮用来处理紧急情况下的停止运行。机械手运动的限位开关有5个:高位限位开关、低位限位开关、左位限位开关、右位限位开关和松开器件开关。手动输入信号共由3个电机组成：前进/后退电机、上升/下降电机、夹取/放下电机。
 机械手控制系统图如下图所示：
 
 3.1.PLC的选型
 (1)对输入 / 输出点的选择
 要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。在本设计中 I/O总点数为16，所以所需PLC点数需要在20以上。
 另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60 ％；本设计中的输入点为8，所以PLC所需的输入点需要大于14。 PLC 每个输出点的驱动能力（ A/ 点）也是有限的，有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般 PLC 的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。
 PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。
 (2)对存储容量的选择
 对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算，本设计中的开关量为830；计数器 / 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算，本设计中有一个定时器。最后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。
 (3)对 I/O 响应时间的选择
 PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等。对开关量控制的系统， PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。
 (4)根据输出负载的特点选型
 不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。本设计中的在负载都式动作不频繁的交、直流负载，因此选用继电器输出型的。继电器输出型的 PLC 有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。 
 (5)对 PLC 结构形式的选择
 在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC 的结构形式，因此本设计选用的PLC为FX2N－32MR－001。由于该模块采用交流220V供电，并且自带16个数字量输入点，完全能满足机械手移动工件控制系统的要求，因此不需要另外的电源模块、数字量输入/输出模块。
 FX2N系列PLC是三菱公司的高性能叠装式机种。可以分配不同的单元：基本单元、扩展单元和特殊单元。基本单元内含有CPU，存储器和I/O电路，要增加系统的I/O点数可联接扩展单元，增加系统的控制功能，则可以连接相应的特殊单元。在本系统中，配置基本单元就可以满足控制要求。不同的负载对PLC的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的PLC有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC。即选用FX2N-32MR继电器输出型PLC作为机械手移动工件的控制系统。
 机械手移动工件控制以三菱公司的FX2N 系列PLC为例，PLC框架配置如图1－C所示:
               
                    图1－C     PLC框架配置
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