PLC在注塑机专用机械手中的应用

电气与自动化黄晓东，等P L C 在注塑机专用机械手中的应用 P L C 在注塑机专用机械手中的应用 黄晓东林和荣 I 江西理工大学应用科学学院。江西赣州3 4 1 0 0 0 ) 摘要：讨论了采用三菱P L c 用于注塑机专用机械手的控制系统设计，阐述了程序设计编写、 硬件系统应用及应注意的事项等。根据该机械手的工作特点，采用步进顺序控制方式，使程序 简化。 关键词：可编程序控制器；步进顺控；机械手 中图分类号：7 r P 2 4 1 2文献标识码：B文章编号：1 6 7 l - 5 2 7 6 ( 2 0 0 9 ) 0 2 旬1 5 3 抛 A p p U 6 0 no fP L C i nM a I l i p I l l a t o rf o rI n j e c t i 佃M a c h i n 姻 H U A N GX i a o - d 加g ，U NH e - m r 唱 ( J i a n g x jU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n d1 。e c h n o I o g y ，G a n z h o u3 4 l O o o ，C h i n a ) A 吣岫I c t ：1 1 1 i sa r t b I ed i s c u s 盼st h ed e s i g nt h a tM j t s u b i s h iE l e c I 哟P L Cbu s 酣t oc o n t 吲t h em 卸i p u I a 附印p I I e d | ni n 阳c t b nm a c h i n 够，d 髂酬b e st h ep 嗍聊T 1d e s i g n ，t h e n s I 九J c c i o no | t h eh a 时怩怕8 y 吼e ma n d 廿1 ep 眦au t i sd u n n gm ea p p l 随a A o 一旧 t o 廿怕w o 一i n gc h a 倍m n s t bo ft h i sm 锄i p u l a t o r ，s t e p p i n gs e q u e n m 帕Iba d o p I 鲥鸽t os i m p l i f yt h ep 嘲例n K e y 删s ：P L C ；s 阳p p i n gs e q u e n c o I n t r o I ；m a n i p u l a t o r O 引言 注塑机械手是为注塑生产自动化专门配备的机械，能 够大幅度地提高生产率和降低生产成本，能够稳定和提高 注塑产品的品质，避免因人为的操作失误而造成的损失。 因此，注塑机械手在注塑生产中的作用变得越来越重要。 机械手的系统构成 注塑机械手的组成一般由执行系统、驱动系统、控制 系统、位置检测系统等组成。 执行和驱动系统主要是为了完成机械手手臂的正常 功能而设计，通过气动或液压动力来驱动机械部件的运 转，最终达到取物放物的功能。 控制系统则是注塑机械手的核心，通过对驱动系统进 行控制，使执行系统按照预定的工艺进行操作。 位置检测装置主要用于控制机械手的运动位置，并随时 将执行机构的实际位置反馈给控制系统，与设定的位置进行 比较，再通过控制系统进行调整，以达到所需的精度控制。 2 机械手的工作原理、工作过程和 控制要求 典型机械手工作流程如图1 所示。机械手行走的距 离即是机械手的行程，行程大小与部件尺寸、下降位置和 机器形状有关系。这个距离通常按三轴定义，如图l 所 2 3 4 l 原点；2 ，9 下降；3 ，5 取出：4 夹头，吸盘闭； 6 ，1 l 一上升；7 一横行；8 ，1 2 一回旋；l O 夹头；1 3 一回横行 图l 注塑机机械手动作示意图 示，为方便说明，本文采用茁，和z 三轴来定义。 名轴：操作者面向机械手时，左右行走的方向。这一方向 的行走距离称为反冲行程，行程大小与工件厚度有关。 ，轴：指前后来回移动方向。该行程是为越过机器放 下工件而设定。 ：轴：这个距离定义为垂直行程，是由机器高度和所 需下降高度所决定的。机械手该方向行程必须足够的高， 作者简介：黄晓东( 1 9 7 7 一) ，男湖北钟祥人，江西理工大学应用科学学院机电工程系讲师，工学硕士。主要从事机械设计制造及自动 化教学与研究。 脱础妇肌姗嘤目月胁M 胁，伽2 0 D 9 ，骝( 2 ) ：J ”一，舅，J 卵1 5 3 万方数据 电气与自动化黄晓东，等P L C 在注塑机专用机械手中的应用 以使机械手上下运动时工件能越过机器；同时行程也必须 足够的低以使机械手能在离地面合理的高度上放下工件。 注塑机机械手配合注塑机工作时，其基本动作过程如 图l 所示。一个标准的工作循环包含了图1 所示1 3 个基 本动作。对于不同的情况，机械手的工作方式需要有多种 选择以应对工作要求的变化。 根据机械手的现场实际工作情况，程序必须考虑以下几 种功能：1 ) 自动运行和手动运行两种基本工作模式；2 ) 程序 还必须提供回原点的功能；3 ) 为了便于机械手动作的单步调 试，程序必须提供单步运行的功能；4 ) 为了配合注塑机工作 的某些特殊需要，程序必须提供单周期运行的功能。 3机械手的控制系统 注塑机专用机械手一般使用专用的微处理机加接口 组成的最小控制系统来构建其控制系统。本设计采用了 眦，它是专门为工业控制设计的，能在恶劣的工业环境 下工作，系统运行的稳定性和可靠性很高。P L C 是一种以 微处理器为核心，并综合了计算机技术，自动控制技术和 通信技术而发展起来的工业自动控制装置。它的最大特 点就是体积小，功能强，响应速度快，可靠性高。不需要对 硬件环境做大的改变，随时可依生产工艺的不同要求而修 改，并具有可扩展性。 控制器选择了三菱P L C 的F x 2 N 系列。对于三菱公 司F X 2 N 系列，基本单元、外接特殊单元和特殊模块的数 量最多不超过8 台。2 N 4 8 M R 系列眦共有2 4 点输 入，2 4 点输出。此装置检测位置信号，P L C 控制其动作顺 序，其I 0 点分配及接线图见图2 所示。 回原点 单步 手动 单周期 自动 左限位 右限位 上限位 下限位 前限位 后限位 启动 停止 夹紧 松开 上升 下降 左行 右行 前行 后行 X 0 0 X 0 lY 0 0侣卜_ 一 X 0 2Y 0 l愿卜_ 一 X 0 3 O X 0 4 艿一 X 0 5Y 0 3P _ 产 X 0 6Y 0 4U 一 产 X 0 7Y 0 5j 七一 产 X 0 8 Y 0 61r 一 二吏 X 0 9 。Y 0 7- _ 一 少 x 1 0 嗣 Y 0 8_ _ 一 么 x 1 1 皇Y 0 9 卜 么t x 1 2 上 Y 1 0d 卜 少 x 1 3 望 少 X 1 4 印 少 X 1 5 少 X 1 6 少 X 1 7 么一 X 1 8 么一 X 1 9 X 2 0 - 1 卜一 C O MC O M棚产 V 图2 工o 接线圈 4 各运行模式下的P L C 程序 开始灯 复位灯 夹紧 松开 上升 下降 左行 右行 前行 后行 a ) 初始化程序：用状态初始化指令I S T 来设置具有 多种工作方式的控制系统的初始状态，I S T 指令执行条件 满足时，初始状态继电器s o s 3 和下列特殊辅助继电器 被自动指定为以下功能： M 8 0 4 0 ：禁止转移，其线圈接通时，禁止所有的状态转化； M 8 0 4 l ：转换启动，其线圈接通时，允许从初始状态的 转化； M 8 0 4 2 ：启动脉冲，仅在按启动按钮时瞬时动作； M 8 0 4 3 ：回原点完成； M 8 0 4 4 ：原点条件，即系统处于原点位置时，其线圈 接通； S o ：手动操作的初始状态继电器； S l ：回原点操作的初始状态继电器； S 2 ：自动操作的初始状态继电器； S 3 ：单步操作的初始状态继电器。 b ) 手动运行程序：手动程序见图3 。手动程序用初始状 态继电器S o 控制，由于手动程序、自动运行程序和回原点程 序均采用S r I L 触点驱动，这三部分程序不会同时被驱动。 c ) 回原点程序：自动回原点的顺序功能图，如图4 所 示，当原点条件满足时，特殊辅助继电器M 8 0 4 4 ( 原点条 J I I p 堡叫卿夹紧 芦丝卿松开 锄堂 D 上升 芦圃 闩q 尝 下降 芦圃 咄新导左行 芦圃 咄锄导( D 右行 芦5 _ 圃 畔锄竽( D 前行 芦圃 片撕兰 后行 芦吨面囹 图3 手动程序 夹紧 松开 上升 左行 左行 左行 图4 回原点程序( 下转第1 5 9 页) 1 5 4 h 仕p ：z z H D 枷。岫1 日1 n 吐E 一叫I i I ：z z H D c h a i l 诅j o 岬_ l a l r l e t c n 机械制造与自动化) 万方数据 电气与自动化王家珂，等圃盘式机油冷却嚣自动装配线的设计 油冷却器的自动装配提供了可能，目前该方案正在实施 中。自动装配线的使用将大大提高产品的装配效率，保证 参考文献： 产品的装配品质，并显著降低工人的劳动强度，这对于企 业的技术进步具有重要的现实意义。 图2 装配线总体布置图 1 机械设计手册编委会气压传动与控制 M 北京：机械工业 出版社，2 0 0 r 7 ：2 0 - 5 7 2 成大先气压传动 M 北京：化学工业出版社2 0 D 4 ：2 2 9 1 【3 朱龙根简明机柳阔绰愀手册【M 北京：胡械工业出舾 土 ( 上接第1 5 4 页J 单周 下降 夹紧 K 3 0 上升 右升 后行 下降 松开 K 1 0 上升 前行 左行 4 刘德忠装备自动化 M 北京：机械工业出版杜1 9 9 8 5 周曩平，林岗机械制造自动化技术 M 北京：机械工业出 版社 6 尚久浩自动机械设计 M 北京：中国轻工业出版社 收稿日期：2 0 0 8 一凹一2 2 件) 为0 N 。自动返回原点结束后，用S E T 指令将M 8 0 4 3 ( 回原点完成) 置为0 N ，并用R s T 指令将回原点的最后一 步s 1 2 复位。 d ) 自动运行程序：自动运行、单周期运行程序如图5 所示。 5结语 在注塑机械手控制系统的设计研制中，采用技术先 进、可靠性高的P L c ，使得机械手更灵活有效，动作准确， 易于维护，各种操作方式可自由切换。 本文阐述了该控制系统的设计与分析过程，对同类产 品