基于PLC的物料搬运机械手控制系统设计

（２）煤层 沿 走 向 和 倾 向 都 具 有 较 大 的 变 化 ，主 要特 征表现 为厚 薄煤 带 相 间分 布 ，煤 厚 局 部呈 突 变 关 系 ，煤 层整 体上呈 似层状 、藕 节状或 透镜 状 。
据统 计 ，除西部 ９３０１—９４０ｌ孔一 带有 ３个 不 可 采 点集 中分布 外 ，其余 ２０个 不 可 采 点均 孤 零 分 布 。 不 可 采 点 与 最 低 可 采 厚 度 点 之 间 的 距 离 很 近 ，煤 厚 变化 梯度 大 ，钻孔 计算 值为 ０．２３—０．４６ ｍ／（１０ ｍ）， 平均 ０．３７ ｍ／（１０ ｍ），矿 井 揭 露 计 算 值 为 ０．２３～ ３．１５ ｍ／（１０ ｍ），平 均 １．１ ｍ／（１０ ｍ），说 明 煤 层 由不
置 以及 软 件 系统 设 计 。 按 照 该 方 案 设计 组 装 的机 械 手 经过 调试 安装 后 投 入 使 用 ，效 果 良好 。
关键 词 ：工 业 自动 化 ；机 械 手 ；控 制 系 统 ；ＰＬＣ
中 图分 类 号 ：ＴＰ２４１
文 献 标 识 码 ：Ｂ
文 章 编 号 ：１００３—０５０６（２０１１）０５—００１４—０２
表 ｌ 登 封 煤 田煤 层 厚 度 分 级 统计
可采 点 至可采 点 的变 化较 快 。 从 区 内矿 井实 际 回采 揭 露 的情 况来 看 ，煤 厚变
化远 比勘 探 揭 露 的煤 厚 变 化 复 杂 得 多 ，也 大 得 多 。 在 ２个 厚煤 钻孔 间 可 能存 在 薄煤 区 ，在 ２个 薄煤 钻 孔间 也可 能存在 厚煤 区 。煤 层厚度 经常 在短距 离 内 发 生 较 大 的 变 化 ，从 局 部 来 看 ，煤 层 厚 度 变 化 规 律 并 不 明 显 。
３ 机械手控制软件系统设计
机械 手 控制 系 统 软件 为 ＳＴＥＰ７．Ｍｉｃｒｏ５．２，它 功 能 强大 ，既 可 以作 为用 户开发 控制程 序使用 ，同时也 可 实时监控 用户程 序执行 的状 态 。 ３．１ 总 体 流 程 设 计
根据 系统 的控 制 要 求 ，机 械 手 动作 时 的 系统 流 程 如 图 ４所 示 。 ３．２ 模 块 梯 形 图 模 块 设 计
２０１１年 第 ５期
中州 煤炭
总第 １８５期
基 于 ＰＬＣ 的物 料 搬 运 机 械 手 控 制 系统 设 计
郅 富 标 ，毋 虎 城 ，张 四海 。
（１．河 南理 工 大学 高 等职 业 学 院 ，河 南 焦作 ４５４０００；２．河南 煤 业 化 工 集 团 焦煤 公 司九 里 山矿 ，河 南 焦作 ４５４０００）
图 ２ 机 械 手 工 作 顺 序 表 １ 机械 手控 制 系统 Ｉ／Ｏ 分 配表
２ 机械 手控 制 系统 硬 件 设 计
２．１ ＰＬＣ 的 选 型
启 动 按 钮 ＳＢ１ １０ ０ 下 移 阀 ＨＬ３ ９ｏ．０ 左移 阀 ＨＬ５ 复 位 按 钮 ｓＢ２ ＩＯ ｌ 上 移 阀 ＨＩ Ｑｏ．１ 放 松 阀 ＨＬｌ 急 停 按 钮 ｓＢ３ １０．２ 右 移 阀 ＨＬ６ ＱＯ．２ 夹 紧 阀 ＨＬ２
２０１１年第 ５期
李 丰 良等 ：控 制登封 煤 田瓦斯 突 出的地质 要素分 析
总第 １８５期
变 化 特 征 如 下 ： （１）煤 厚变化 大 。煤 厚变 化 在勘 探 期 间钻 孔所
见煤 厚 和煤矿生 产期 间采 掘揭露 中所见 煤厚 都表现 十分 明显 ，据井 田内 １９６个 勘 探 钻孔 揭 露 的煤 厚资 料统 计 ，煤厚 变 化在 ０～２６．７９ ｍ，平均 煤厚 ５．３０ ｍ。 其 中 ，煤 厚 ３．５１～８．００ ｍ 的 比 例 较 高 ，频 率 达 ３５．７％ ；１．３１～３．５０ ｍ 的 中 厚 煤 点 占 ２７．６％ ；煤 厚 ＞８ ｍ 和煤 厚 ＜１．３ ｍ 的较少 ，频率较 低 。煤厚 基本 稳定在 １．３～８．０ ｉｎ，频 率 达 ６３．３％ ，煤 层 厚 度 分 级 见 表 １。
３ 结 语
综 上所述 ，受多 期不 同方 向 、不 同体制 的构造应 力 场作 用 ，登 封煤 田顺煤 层滑 动构造 十分发 育 ，而且 层 滑方 向与 断层倾 向基 本一 致 ，由此 造 成 了煤 层厚 度 变化呈 条带 展布 ，展布方 向与 断层走 向基本 平行 ， 使煤 的变 质程 度具 有 分 带 性 。受 滑动 构 造 的影 响 ， 登封 煤 田内 二 煤 全 层 构 造 软 煤 发 育 ，煤 厚 变 化 很 大 ，煤 的 原 生 结 构 和 构 造 已 遭 到 严 重 破 坏 ，强 度 很 低 ，是 控 制 瓦 斯 突 出 的 主 导 因 素 。
限位 开关 、光 电开关等 。
２０１１年第 ５期
郅富标 等 ：基 于 ＰＬＣ的物 料搬运 机械 手控 制系统 设计
总第 １８５期
（１）电 磁 式 限 位 开 关 。 在 此 系 统 中 ，共 用 ４个 电磁式 限位 开关 ：① 上 升 限位 开 关 。上 升 限位 开 关 用于控 制机械 手在 整 体 上移 时 的 位置 ，防止 机 械 手 向 上 超 出 范 围 。 事 先 在 机 械 手 工 作 平 台 上 方 的 合 适 位置上 安装好 限位 开关 ，当机械 手逐渐 上升 ，直到接 触 到工作 台上 方 的 限位 开 关 时 ，ＰＬＣ控 制 机械 手 停 止 上升 。② 下 降限位 开关 。下 降 限位开 关用 于控制 机 械手在 整体下 降 时 的位 置 ，防 止机 械 手 向下 运 动 超 出范 围。③左旋 限位 开关 。左旋 限位 开关用 于控 制机 械手手 臂 向左 运 动 时 的位 置 ，防 止 机械 手 手 臂 运 动到位后 过 冲。④右 旋限位 开关 。右旋 限位 开关 用 于 控 制 机 械 手 手 臂 向 右 运 动 时 的 定 位 ，防 止 机 械 手 手 臂 运 动 到 位 后 过 冲 。
机械 手上升
机 械 手 下 降
Ｎ Ｙ
ｌＹ
瓦 南
机 械手手爪放开
住 丁
回 到原 位
图 ４ 机 械 手 控 制 系统 流程 示意
部 分 梯 形 图 所 对 应 的 语 句 表 程 序 如 下 ：
ＬＳＣＲ ＳＯ．１
ＬＤ
ＳＭ ０．０；
＝
Ｍ１．１； 机 械 手 手 臂 左 旋
（２）光 电 开关 。在 传 送带 上 有 １个 光 电开 关 ， 此 开 关 主 要 用 来 指 示 工 件 是 否 到 位 。
（３）各 种 电磁 阀 。 此 系 统 中 机 械 手 手 臂 的 上 升 和下降是 用气 缸来实 现 的 ，各使 用 １个 气 缸 、１个 电 磁 阀就 能实现手 臂 的上 升和下 降 。机械 手手爪 的夹 紧 、松开 、左 移 、右移 共用 了 ４个 电磁 阀 。① 上 升 电 磁 阀 ：控 制 气 缸 驱 动 机 械 手 手 臂 上 升 至 设 定 位 置 。 ②下 降 电磁 阀 ：控 制气 缸 驱 动 机械 手 手臂 下 降 至设 定位 置 。③ 抓 紧电磁 阀 ：控 制气 缸 使 机 械手 手 爪 做 抓紧 动作 。④ 松开 电磁 阀 ：控制 气 缸 使机 械 手 手爪 做松 开动作 。⑤右 移 电磁 阀 ：控 制 气 缸使 机 械 手 手 臂往右移 动 。⑥ 左 移 电磁 阀 ：控 制 气缸 使 机 械 手手 臂 往左移 动 。
当软 件 总体 流程 图设计 完 成后 ，就 需 要对 各个 控 制过程进 行分解 细化 ，这 样 在程 序 编 写 时就 会 简
洁 明 了 ，最 后联 合起来 调试时 也便于 发现 问题 。
下 降 单 杆 气 缸
左 移 单 杆 气 缸
图 ３ 机 械 手 气 动 控 制 系 统
原 位 开 始
随 着 社 会 进 步 和 科 学 技 术 的 发 展 ，工 业 生 产 的 操 作方式 也发生 革命 性 的变化 ，从 手 工作 坊 式 的 劳 动 逐 步 演 变 成 自动 化 、智 能 化 的 生 产 方 式 ，某 些 生 产 过 程凭手 工也 逐渐 无 法 完成 。 为 了适应 生 产 需要 ， 出现 了特 殊 的生产 工具— — 机械手 。 以往 由于 自动 化程度较 低 ，设计 出 的全机 械 式 机械 手 仍操 控 不 灵 活 ，目前 根 据 最 新 的 自动 化 技 术 ，设 计 出 了 以 可 编 程 控 制 器 （ＰＬＣ）… 为 控 制 核 心 的机 械 手 。
（４）各种 按钮 。急 停按 钮 带锁 ，为 常 闭触 点 ，按 下 后旋 转复 位 ；手 动／自动按 钮 采用 旋 钮 ，一侧 为 常 闭 ，一侧为 常通 ；其 余 按 钮 均采 用 触点 触 发 方 式 ，按 下 即接 通 ，松 开 即复 位 。
（５）气 动 回路 设计 。机械 手 动力 系 统采 用 气 动 控 制 ，其 气 动 控 制 系 统 如 图 ３所 示 。
机械手 工作顺 序 ：①按 下启 动按钮 ｓＢ．后 ，机械 手 开始工作 ；②松 开启动 按钮 ｓＢ。，机 械 手停 在 当前 位 置 ；③按 下复位按 钮 ｓＢ 后 ，机 械手 在完成 此次操 作后 ，回到 原始位 置 ，然后 停止 ；④松 开复位 按钮 机 械 手 控 制 系 统 组 态
ＰＬＳ ０； 启 动 高速 脉 冲输 出 ，Ｑ０．０输 出
ＬＤ
Ｉ１．４
Ａ
ｌ２．Ｏ
ＳＣＲＴ ＳＯ．２； 左 旋 到 位 ，启 动 状 态 ２
ＳＣＲＥ
ＬＳＣＲ ＳＯ．２
ＬＤ
ＳＭＯ．０
＝
ＬＤ
Ｍ１．２： 机 械 手 手 臂 下 降
Ｉ１．３
（下转 第 ３９页）
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摘要 ：随 着 自动 化 技 术 的不 断发 展 ，机 械 手 的应 用 更 加 普 遍 。 为 使 机 械 手 控 制 更 加 智 能 化 ，操 作 更 加 简 单 方