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【摘 要】机械手是自动控制领域中一项重要而且较新的技术,引入PLC控制技术,是现代控制理论与工业生产自动化实践结合的精华.它可以代替人类在各种恶劣的条件下工作,而且它能提高生产过程的自动化程度,提高产品质量和生产效率,因此得到广泛的应用.本文主要研究在PLC控制下机械手完成上下左右以及抓取等活动.

【关 键 词】PLC；机械手；步进电机

1.引言

机械手按用途可分为通用机械手和专用机械手两种,本文研究的PLC机械手属于通用机械手,它的控制系统独立,可改变程序、动作灵活多样.通过PLC控制的机械手具有较大的工作范围、较高的定位精度和很强的通用性,可在多种严酷条件下工作.

2.PLC机械手控制系统设计方案

对PLC机械手的要求是能准确、快速地搬运和拾放物件,这就要求它们具有精度高、反应快、承载能力强、工作空间充足和灵活的自由度以及在任意位置都能自动定位等特性.

首先,PLC是可编辑控制器的简称,它是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置.它的主要功能有：多种控制功能；数据采集、存储与处理功能；通信联网功能；输入输出接口调理功能；人机界面功能；编程、调试功能.本文选用PLC作为机械手的控制系统,是因为PLC体积小、重量轻、控制方式灵活、可靠性高、操作简单、维修容易、易于扩展等特点,可以根据现场要求实现机械手的不同工作要求.机械手采用PLC控制技术,可以大大提高该系统的自动化程序,减少了大量的中间继电器、时间继电器和硬件连线,提高了控制系统的可靠性.同时,PLC控制系统可方便地更改生产流程,增强控制功能.

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其次,选择步进电机和传感器.控制机械手纵轴和横轴的步进电机选用的是42BYG250C型两相混合式步进电机,参数为步距角0.9o～1.8o,电流为1.5A.选用SH-20403型步进电机驱动器,它采用10～40V直流供电,H桥双极恒相电流驱动,8种输出电流可选,最大为3A.输入信号光电隔离,标准单脉冲接口,有脱机保持功能,有可适应恶劣工况环境的半密闭式机壳,提供自动半电流方式,实现节能功能.它具有较高的电机高速力矩,并通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出8种状态.本文采用的传感器有接近开关和行程开关.气夹和基座采用接近开关,它有三根接线,蓝色接电源负极、棕色接电源正极、黑色接输出.当物体与档块接近时,输出低电平,反之为高电平；机械手的升降、伸缩采用行程开关,用来限制物体位置,而且可以通过改变行程开关的位置,来调节机械手的运动范围,当物体碰到行程开关时,常开触点闭合,结束此次动作.

最后,PLC机械手工作时,首先检测工件的材料特性和结构形状,定位工件,以及抓取、搬运工件时的尺寸、受力特性和质量参数等,进而再确定对PLC机械手的结构及运行控制的要求.

3.机械手工作过程及工作参数

PLC机械手的工作任务是将X处的工件传送到Y处.根据客观情况,PLC机械手的主要工作过程为：机械手下降,机械手抓紧工件,机械手带动工件上升,机械手与工件右移,机械手与工件下降,机械手放开工件,机械手上升,机械手左移.上,下,左,右限位开关的通断通过控制器进行检测,经过处理后,输出当前动作控制指令,再通过驱