PLC在自动化生产机械手中的应用

1、PLC在自动化生产机械手中的应用摘要:文章介绍了PLC在气缸生产线组装单元机械手中的应用。就机械手的结构原理、控制系统的硬件及软件作了详细的分析和研究。关键词:生产线;机械手; PLC0 前言机械手在自动化生产线上具有广泛的用途,它可以用来搬运货物、运送材料、传送工件等。本文主要介绍PLC在气缸生产线组装单元机械手中的应用。该机械手由PLC控制气缸驱动,其任务是把组成气缸的各元件,如缸体、活塞、弹簧、缸盖分别送到组装工位,经组装后再把成品送到分检工位分检。该生产线原采用5个自由度、步进电机驱动的机器人来完成此工作。但该机器人控制复杂、价钱昂贵、运行速度较慢。改用由PLC控制的气动机械手来代替,

2、经试验满足生产线对该部件的要求,并且控制方便、结构简单、价格便宜、可靠性高。1 结构原理该机械手如图1所示,由机身、机械臂、手爪、气源装置及PLC控制部分组成。共有三个自由度,动作由气缸驱动,PLC控制,可以完成大臂的摆动、伸展,小臂的伸缩,及抓取工件等动作。能准确地抓取工件,送到指定的工位。2 气动系统设计该生产线组装单元机械手气动系统如图2所示A、B、C、D和E缸分别是大臂摆动气缸、大臂水平伸缩气缸、小臂垂直伸缩气缸、手爪气缸及制动气缸。分别由三位五通电磁阀、二位五通电磁阀和二位三通电磁阀控制气缸动作。各种运动速度都可调节。摆动气缸A摆动角度为270o,有六个工作位置。摆动气缸转动时,制动

3、气缸E松开,解除制动。其它气缸动作时,制动气缸处于制动状态,保证在工作过程中定位准确。3 运行流程该机械手与工作位置的关系如图3所示。大臂摆动角度为270°,分别经过缸体工位、活塞工位、弹簧工位、缸盖工位、组装工位和分检工位。机械手原始工作置位在缸体工位,其动作流程如图4所示。起动开始,首先机械手从缸体工位抓取缸体送到组装工位,再返回到活塞工位,抓取活塞送到组装工位,又回到弹簧工位抓取弹簧送到组装工位,同样返回到缸盖工位抓取缸盖送到组装工位。送料结束后,机械手在组装工位等待,气缸在组装工位进行组装。在组装工位完成缸体的组装后,机械手抓取成品气缸送到分检工位进行检测分装,然后返回原始位

4、置进行下一个气缸组装的工作循环。这就是一个完整的气缸组装过程。组装一个气缸的全过程包括9步,机械手完成四个半的小循环动作。如图4中和、和、和、和各组成一个完整的小循环动作,只是半个小循环。机械手完成一个完整的小循环动作顺序如图5所示。前三个小循环摆动气缸A顺时针转动时,不是回到原始位置,而是分别到活塞工位、弹簧工位、缸盖工位分别抓取这三个工件。第步机械手抓取缸盖送到组装工位后停止,只有半个小循环;第四个小循环是第和步,从组装工位抓取成品气缸送到分检工位,然后再返回到原始位置。其中,RUN、STOP分别为运行和停止按钮;A0、A1、A2、A3、A4、A5分别是A缸摆动到六个不同工位的位置检测传感

5、器信号;B1、C1、D1分别是B缸和C缸伸出、D缸抓住工件时的位置传感器信号;G0、G1、G2、G3分别为缸体、活塞、弹簧、缸盖四工件送到其工位时的检测传感器信号;J为一个气缸组装完成后的发出信号;Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6分别为控制A、B、C、D四个气缸电磁阀的PLC输出信号。5 PLC软件程序设计本程序采用西门子STEP7 V5. 0编程软件在计算机上进行编程,根据需要可用梯形逻辑编程语言(LAD)、功能块编程语言(FBD)或语句表编程语言(STL)来编程,这三种编程语言之间可相互转换。编辑好的程序下载到可编程控制器进行工作。也可以对程序在线调试。在线调试时,梯形图上可仿真实际信号、元件、设备的通断,根据仿真结果可对软件或硬件中的错误、不足之处进行调整、改进。该机械手PLC梯形逻辑图如图7所示。6 结束语该机械手采用PLC控制,完全满足生产线对该单元的要求,且结构简单、性能可靠、组装灵活、价格便宜、操作方便。参考文献:1 SIEMENS SIMATIC S7编程手册Z. 1996.2 SIEMENS SIMATIC STEP7梯形逻辑手册Z. 1996.3