基于三菱PLC控制的机械手在林木装卸中的应用

1、基于三菱 PLC 控制的机械手在林木装卸中的应用衣莲滢, 朱 玲(哈尔滨应用职业技术学院, 黑龙江 哈尔滨 150000摘 要:设计了一种基于三菱 PLC 控制的机械手, 并将其应用于集材拖拉机的林木装卸作业 。 给出了系统总体 设计框架 。关键词:PLC ; 机械手; 设计 中图分类号:TP241文献标识码 :A文章编号 :1001-4462(2011 06-0037-02Applications of Mitsubishi PLC-based Manipulators in Wood Loading and Unloading OperationYI Lian-ying,ZHU Ling(

2、Harbin Applied Vocational and Technical College, Harbin Heilongjiang 150000, China Abstract :A kind of manipulators based on M itsubishi PLC is designed and applied in the wood loading and unloading operation by logging tractors, with the overall design frame of the system given. Key words :PLC; man

3、ipulator; design可编程控制器 (PLC 是一种专为工业应用数字运 算操作的电子控制装置 。 由于其具有可靠性高 、 体积 小 、 功能强 、 编程简单且易于修改等特点而被广泛用于 各个领域,本研究将三菱公司 PLC 控制的机械手应用 到集材拖拉机中, 用于林区原木的装卸运输作业 。 机械 手的动作具有灵活多样性,可代替人工在危险的作业 区域作业, 并可减少用工量和提高工作效率, 还可根据 系统的要求随时更改相关参数 。 本文给出了系统控制 要求 、 工作流程及软件设计流程 。 1系统设计框图本系统主要由三菱公司 FX2N 系列 PLC 、 各种低压 器件 、 步进电机驱动模块

4、、 步进电机和电源组成 。 系统 框图如图 1所示 。 2机械手工作流程根据机械手的使用要求对其结构进行设计,其主 要由检测机构 、 驱动机构 、 控制系统和执行机构组成 。 其中执行机构主要由水平移动 、 垂直移动 、 底盘旋转 、手臂水平旋转和手抓夹持等 5个动作构成 。 设计时应 根据夹持对象的形状 、 尺寸和质量配备相应的夹头, 以 适应不同的使用要求 。 机械手结构示意图如图 2所示 。收稿日期 :2011-03-28第 39卷 第 6期 林 业 机 械 与 木 工 设 备Vo139No.62011年 6月FORESTRY MACHINERY &WOODWORKING EQU

5、IPMENTJun. 2011开关 、按 钮 信 号输 入 接 口输 出 接 口PLC F X 2N -48M R -001电 源驱 动 模 块 步 进 电 机指示灯图 2机械手结构示意图原点夹紧下降定时上升右行到位下降 到位 松开 上升 左行 工作过程如下:机械手处于初始位置, 按下启动按钮后机械手向下移动到原木堆, 夹紧原木后向上运动到 原点, 然后向右移动到车斗上方, 再向下移动, 到位后机 械手松开放下原木 。 再次向上 、 向左移动, 回到原点, 完 成一次工作循环, 机械手的工作流程如图 3所示 。3器件选择 PLC 选择 。 三菱 FX 系列小型 PLC 具有体积小 、 功能强大

6、 、指令丰富等优点, 能满足本设计的各项要求, 因 此本研究选用三菱 FX2N 系列 PLC 作为基本单元, 如以 后需要扩展其功能, 可根据需求加入扩展模块 。 步进电机 。 步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件,只要控制脉冲的数量 、 频 率及电机绕组通电的相序, 便可以控制步进电机的输出 位移量 、 速度和方向 。 步进电机驱动模块如图 4所示 。 传感器 。 采用接近开关来检测有无物体, 接近开关有 3根连接线, 红色接电源的正极 、 黑色接电源的负 极 、 蓝色为输出信号, 当有物体接近时输出电平为低电 平, 否则为高电平, 其原理如图 5所示 。 电源 。 电源

7、采用开关电源, 其特点是输入电压范围宽 、 体积小 、 质量轻 、 带负载能力强, 具有完备的过电 压 、 过电流保护功能 。4系统软件设计系统软件程序流程图如图 6所示 。I/O分配表见表 1。梯形图程序如图 7所示 。图 3机械手工作流程PLC输出 模 块驱动模块 PU_DR_DR+PU+U V W M步进电机图 4步进电机驱动模块正极信号输出负极感应 体图 5接近开关工作原理开始 有原木 机械手横纵运动 检测到位 抓取原木定时 /上升右移到位 下降 /松开图 6程序流程图表 1I/O分配表 输 入X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11启动 停止 单步 循环 上限位 下限位 左限位

8、右限位 有无工件检测 夹紧 /放松Y0Y1Y2Y3Y4Y5输 出 松手 /夹紧 上行 下行 左行 右行 原点(a 林 业 机 械 与 木 工 设 备38第 39卷5小 结 将三菱公司 PLC 控制的机械手系统应用到林业集 材运输中, 其具有操作简单 、 稳定 、 成本低等特点, 可大 大提高集材运输的工作效率,实践证明该系统方案切 实可行 。参考文献:1钟波, 赵华军 . 基于三菱 PLC 控制的机械手应用 J . 内江科 技, 2010(6 .2管 旭 . 可编程控制器原理及应用 M . 大连:大连理工大学出版社, 2008. 3吴震 . 精密运动定位控制系统程序的设计与分析 J . 机电技

9、 术, 2010(1 :23-25.4宋明学 . 基于松下 PLC 脉冲控制机械手系统的设计 J . 机电工程技术, 2010(39 :37-39.自动程序(b 图 7梯形图程序超长尺寸检测机械式量具的设计周 聪, 沈毅, 李炫(镇江中福马机械有限公司, 江苏 镇江 212016摘 要:为保证测量超长尺寸的测量精度, 提高测量效率, 降低成本, 研制开发了一种机械式量具 。 介绍了该 量具的使用方法 、 制造工艺及实际生产中的应用效果 。关键词:机械量具; 超长尺寸; 测量精度 中图分类号:TH711文献标识码 :A文章编号 :1001-4462(2011 06-0039-02D esign

10、of a Mechanical Measuring Instrument for Detecting Extra SizesZHOU Cong,SHEN Yi,LI Xuan(Zhenjiang Zhongfuma Machinery Co. Ltd., Zhenjiang Jiangsu 212016, China Abstract :A mechanical measuring instrument is researched and developed in order to ensure the measuring precision when measuring extra size

11、s, to improve measuring efficiency and reduce lost. The use and the manufacturing technology of the measuring instrument and the application effect in actual production are introduced. Key words :measuring instrument; over size; measuring precision镇江中福马机械有限公司生产的压机两架板上的 导轨面是分别单独加工的,组装后的两导轨内挡尺寸 L1±0.15超过 3500mm , 属超长尺寸, 其采用常规方法难 以检测 (见图 1 , 如果通过定购专用游标卡尺来测量, 则存在成本高 、 周期长等问题 。 为此, 我们自主设计了一个尺寸检测范围在 34003600mm 之间的机械式检 测量具对 L1