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机械手方面论文范文资料,与基于PLC与步进电机的气动手搬运机械手控制相关论文摘要
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本文针对气动机械手的结构以及工作原理的介绍,重点分析了气动机械手的控制要求,并在此基础上进行气动机械手控制系统的设计,而且通过相关实验,证明该机械手控制方便、定位精确,可以长期稳定的运行.
目前,由于机械手技术有了快速的发展,同时PLC控制技术以及点控制技术也在生产实践中得到应用,所以,适合在工业自动化生产中使用的通过机械手也有了不小的进展.因为气动机械手具有诸多优势,比如结构简单、定位精确、控制便捷等,因此被自动化生产线大量采用.本文将结合自动化生产线的实际情况,进行基于PLC与步进电机的气动手搬运机械手控制的探讨.
一、起动机械手的机构及原理
1.气动机械手的结构
该气动机械手的结构如图1所示,其中1为推料气缸,2为工作库,3为单杆气缸,4为双导杆气缸,5为气动手抓,6为转轴,7为步进电机,8为传送带.在以上组成元件中,燃料气缸主要负责在工件库中推送工件；气动手抓则是用来抓紧工件或放松工件；双导杆气缸是用来控制机械手臂进行缩回或者伸出动作；单杆气缸可以提升或者降低气动手抓；不仅电机控制着机械手臂的旋转,并且依据脉冲数量来保障定位准确.
2.气动机械手的工作原理
本文探讨的气动系统包括了推料气缸、升降气缸、伸缩气缸和气动手抓等组成部分.其中,单电控制二位五通阀负责控制推料气缸、升降气缸以及伸缩气缸.而气动手抓则是被双电控制二位五通阀来进行控制.至于气缸动作过程中的稳定性,一般通过单向节流阀来控制其速度,速度得到控制以后,气缸在运动过程中的稳定性即可大大提高.该气动机械手在工作中遵循以下流程：工件存料后气动机械手向前伸出―前臂降低―工件被气动手指夹住―前臂抬升并缩回―手臂向右旋转―手臂前屈―手爪把工件放进料口―手臂缩回―机械手复位,直到下一个工件就位,这一过程循环进行达到工作的目的.在本系统中,为了保障机械手的定位准确,把电感传感器装置在机械手底座处,当作其基准传感器.并且在机械手向左、向右旋转到最大位置处加装限制装置.
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二、气动机械手控制标准
对于气动机械手控制标准,主要体现在搬运工件的工作中,不仅要准确控制其操作,还要同步呈现系统的状态.在遇到紧急事件时,可以进行相应的处理.具体要求分三个方面：（1）机械手在工件到位后向前伸出手臂,当传感器检测后,手爪气缸延迟0.5秒后下降,在限位传感器感应后,同样延迟0.5秒再抓取工件,手抓接受到加紧信号之后,延迟0.5秒上升气缸,到位后手臂气缸回缩,缩回限位到位之后右旋转,到达一定角度之后手臂向前伸出,伸出限位后手爪气缸降低,下降限位后,手动手爪延迟0.5秒松开工件,手爪提高限位后,手臂气缸向后缩,缩回限位后手臂进行左旋转,直到下一个工件就位,再重复以上要求.（2）启动、停止、复位、警告.在该系统通电,“复位”被点动后系统复位,并且清除干净存料台.点击“启动”按钮之后,表示缺料情况的黄灯会闪烁,设备在放进工件后再运转.当点动“停止“按钮后,全部元件都会暂停工作,警告灯也会点亮,同时缺料黄灯也会继续闪烁.（3）系统意外断电的处理.设备会在系统意外断电后暂停工作.直到电源供应恢复之后,点击“复位”按钮,并且再次点动“启动”按钮,这个时候机械手会执行控制要求（1）中的有关内容.
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三、气动机械手控制系统的设计
气动机械手控制系统的硬件设计本系统在动作流程上主要根据气动机械手控制系统的工作原理,并且结合电磁铁的状态和步进电机的方向信号DIR和脉冲信号的状态来安排气动机械手的动作顺序.在PLCI/O口分配方面,主要依据该系统输出与输入的数量特征.决定将控制器选择为西门子S7-200系列PLC.该气动搬运机械手控制系统的I/O口分配情况如表1所示.
气动机械手控制系统的软件设计在本文中的机械手软件设计过程中,步进电机的控制是比较复杂的难点.对于步进电机控制系统而言,其驱动器的方向信号DIR和脉冲信号PLU是由Q0.1和Q0.0分别提供的.利用程序对步进电机的旋转方向和脉冲数目进行相应设置后,基本上可以保障机械手向左、向右旋转的准确度.结合步进电机的动作特征,应用S7-200PLC的脉冲指令PLS来保证步进电机的定位.其中,高速脉冲指令包括宽度可变脉冲PWM和高速脉冲PTO这两种类型.由于PTO方式能够有效控制脉冲数量和周期,所以被该系统采纳.步进电机一旦在启动瞬间发生高频脉冲增加的情况,会导致电机出现失步等故障.为此,步进电机在进行启动、运行、停止、高速运行、减速等阶段时,可以在PTO指令过程中运用多管线控制手段.
结论
本文进行基于PLC与步进电机的气动手搬
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参考文献
[1]何献忠.可编程控制器应用技术[M].北京：清华大学出版社,2010.
[2]杨后川,杨萍,陈勇,张学明.基于FX_2NPLC控制的实验用气动机械手设计[J].液压与气动,2011（2）.
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