基于PLC控制的搬运机械手设计

ｌ Ｂ １
１ Ｂ ２
横臂 收回到位
横臂 伸出到位
手 爪 松 开 状 态
１ ０ ． ２
１ ０ ． ３
１ ０ ． ４
２ Ｂ １
２ Ｂ ２
３ Ｂ １
搬运机械手是 一个整体的单元 ， 其动作顺序为 ： 开始＿ ＋ 横 臂 伸 出一 竖 臂 伸 出一 手 指 夹 紧 一 竖 臂 收 回 横臂收回＿ ＋ 摆动右摆 横臂伸出一竖臂伸出＿ ÷
急停
Ｉ ２ ７
摆动 气缸顺时针 摆动气 缸逆时针 双 活塞杆气缸 杆收 回 双 活塞杆气缸杆伸 出
气 爪 开
Ｑ ｏ ． ０ Ｑ Ｏ ． １ Ｑ Ｏ ． ２ Ｑ Ｏ ． ３
Ｑ Ｏ ． ４
１ Ｙ１ ｌ Ｙ ２ ２ Ｙ ｌ ２ Ｙ ２
３ Ｙｌ
通 过 对 搬 运 机 械 手 控 制 线 路 及 加 工 工 艺 的 分
采用组态监控 ，为搬运机械手 的运动提供 了一个仿 析 ， 输 入信号 为按钮 、 选择开关 、 接近开关等主令 电 真的工业环境 ， 通过软件控制代替硬接线控制 ， 以软 器 ； 输 出信号为继电气线圈 、 电磁阀等控制 电器 。结 件编程 完成搬 运机械手 运动过 程 的动作修 改和控 合搬运机械手 的运动过程 ，该 系统需要 １ ５ 个输入 制， 在一定程度上提高了搬运机械手系统的灵活性。
要： 传统的搬运机械手采用硬接线控制 ， 系统接 线复杂 ， 灵活性 有待提 高。提 出了一种基 于 Ｐ Ｌ Ｃ控 制的搬运机械 手
设计 方案 ， 并采用 ＭＣＧ Ｓ组 态监控 。 以软件编程代替硬件控 制完成机械 手的运 动控 制 ， 在一定程度上提 高了搬运机械 手
系统 的灵 活性 。
关键 ： 搬运 械手； Ｐ Ｌ Ｃ； 组态监控
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎ ｏ ． １ ０， ２ ０１ ４
基于 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 的 搬 运 机械 手 设 计
吕栋 腾
（ 陕西 国防工业职业技术学 院， 陕西
摘
西安
７ １ ０ ３ ０ ０ ）
手指 松 开 竖臂 收 回 横 臂 收 回一 摆 动 左 摆一 循 环
竖臂 收回到位 Βιβλιοθήκη 臂 伸出到位 １ ０ ． ５ １ ０ ． ６
４ Ｂ １ ４ Ｂ ２
开始 复位 特殊
手 ／自 单 ／联
停止 上 电
Ｉ ２ ． Ｏ Ｉ ２ ． 】 Ｉ ２ ． ２
Ｉ ２ ． ３ Ｉ ２ ． ４
整的系统程序 。部分子程序如图 ３ 所示。
Ｉ ／ ０点 ， 可连接 ７ 个扩展模块 。具有 Ｐ Ｉ Ｄ控制器 ， ２ 个
Ｒ Ｓ ４ ８ ５通 讯 ／ 编程 口， 具有 Ｐ Ｐ Ｉ 、 ＭＰ Ｉ 和 自由方 式 通 讯 协议 。 功能 较 完 善 ， 可 以满 足 系统 控 制要 求 。 具体 Ｉ ／ ０
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ ４ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ４） １ ０ — ０ １ ６ ８ — ０ ２
在现代机械加工领域 ，机械手广泛应用 于中小 批量生产的 自动化生产线上 ，用 于替代人类 的繁重 劳动 ， 实现生产的机械化和 自动化 。 搬运机械手由于 定位准确 、 工作稳定 、 结构灵 活多样 等特点 ， 可用来 在 不 同的 工业 环 境 中完 成 搬运 物 体 的工作 。搬 运 机
点、 ６ 个 输 出点 ， 同时 考虑 为 系统 留出足 够 的备 用 量 ，
表 １ 搬运机械手的 Ｉ ／ ０分配
左转 到位
右转 到 位
１ 搬运机械 手控制 系统设计
１ ． １ 搬 运 机械 手 运动 过程 分析
躲 彝 翮 恃 与 基 墨
１ ０ ． ０
１ ０ ． １
械手的核心是其控制 系统 ，传统 的搬运机械手采用 机 电液气联合控制 ， 接线复杂 ， 可靠性不高。本文提 出 了一 种 基 于 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 的搬 运 机 械 手 设 计 方 案 ， 并
图 １ 搬运机械手运动情况示意 图
１ ． ２ 搬运 机械 手控 制 系统 的 Ｐ Ｌ Ｃ改造
分配 如 表 １ 所示 。
１ ． ３ 搬运 机 械 手控 制 系统 的组 态 监控 由于 ＭＣ Ｇ Ｓ组 态 软 件 支 持西 门子 系 列 Ｐ Ｌ Ｃ通 过 Ｐ Ｐ Ｉ 接 口进 行 通 信 连 接 ， 搬 运 机 械手 采 用 ＭＣ Ｇ Ｓ组 态
气爪 合
Ｑ Ｏ ５
３ Ｙ ２
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ７ — ０ ８ 基金项 目： 陕西省教育科学“ 十二 五” 规划 ２ ０ １ ２年课 题《 基 于工作过 程系统化的电气控制系统设计安装与调试课程项 目化 教学实 践 与研究 》 （ 项 目编号 ： Ｓ Ｇ Ｈ１ ２ ５ ９ ２ ） 。 作者简介 ： 吕栋腾（ １ ９ ８ ） ， 男。 陕西长安人 ， 讲师 ， 硕士， 研究方 向为机 电系统控 制。
１ ６ ８
《 装备制造技术｝ ２ ０ １ ４ 年第 １ ０ 期
故 选 择 西 门子 Ｓ ７ — ２ ０ ０系 列 的 Ｃ Ｐ Ｕ ２ ２ ６型 Ｐ Ｌ Ｃ作 为 控 制 器 件 。Ｓ ７ — ２ ０ ０ Ｃ Ｐ Ｕ ２ ２ ６型 Ｐ Ｌ Ｃ集 成 ４ ０个 数 字 量 时进 行 分 块 设 计 ， 最 后 在 组 合各 部 分 子 程序 ， 构成 完
Ｉ ２ ． ５ Ｉ ２ ． ６
开始 ， 其运动过程如图 １ 所示 。 其 中搬运机械手左转 右转 到 位 ， 横 臂 的伸 出与 收 回到位 ， 竖 臂 的伸 出 与收 回到位都 由相应 的接近开关进行检测 ，已确保动作 到位 。 摆动气缸的旋转运动 ， 双活塞气缸的伸 出与收 回动作 以及机械手抓得 开合都 由电磁 阀来控制 ， 根 据通电形式的不同 ， 完成不同的动作。控制系统分为 手动和 自动两种工作方式 ，并且可以进行单动和联 动控 制 。