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气动机械手控制系统设计分析

2018-07-13 09:42:00 来源网站: 百味书屋

气动机械手控制系统设计分析 本文关键词:机械手,控制系统,分析,设计

气动机械手控制系统设计分析 本文简介:摘要:现代工业越来越讲究节约成本、环保生产,往复移动式气动机械手具有简洁的构造、优良的性能、低廉的成本和环保特性等优点,它的精确位置控制被生产企业大量应用在自动生产上。这种气动机械手是经过一系?#26800;?#31934;确数据计算和生产工艺设计,在模块化的条件下诞生的。本文从想法的提出,到思路的构建,再到计算设计,直到最

气动机械手控制系统设计分析 本文内容:

摘要:现代工业越来越讲究节约成本、环保生产,往复移动式气动机械手具有简洁的构造、优良的性能、低廉的成本和环保特性等优点,它的精确位置控制被生产企业大量应用在自动生产上。这种气动机械手是经过一系?#26800;?#31934;确数据计算和生产工艺设计,在模块化的条件下诞生的。本文从想法的提出,到思路的构建,再到计算设计,直到最终的模拟试运行。在设计中考虑到机械手的可行性和实用性,选择三菱PLC控制系统作为控制机械手的气动部件和装置中心。PLC控制设计,先对PLC内部构造分析,再到设计外部接线的连接,最后通过手动和自动操作完成程序设计。

关键词:气动机械手;PLC;精确位置

机械手是一台复杂、高技术含量的机械设备。该系统底座为工业型材构架,核心小部件使用选好的端口;各机械模块可单独控制,接口开放,可以多级开发,能够实现往复式移动并且能够及时到达用户预定的点位。通过程序控制机械手能够快速、精确地进行位置定位,并满足?#24615;?#33021;力强、运动自由灵活等性能要求。

1往复移动式气动机械手的气动回路及PLC控制系统的硬件电路设计如下:

1.1气动回路

气动回路大体是由多种类控制阀、执行气缸和供气源等组成。(1)气源:就是保证由气压作为传动的系统拥有动力源,气动系统气?#20174;?#39640;压空气泵站压缩供应,但是由于在输入之前已经经过?#24605;?#21387;、降温、洁净等一系?#26800;?#22788;理,输入的压力稳定值在0.25MPa,并且为了让压缩空气不影响各个气缸腔,气源会通过过?#24605;?#21387;阀进行一次过滤和减压,经过这次处理后压缩空气才能通过控制阀进入到各个气缸腔。(2)换向阀:在气动控制过程有着不可或缺的作用,执?#24615;?#20214;的运动方向可?#26434;?#25442;向阀控制管道?#26800;?#27668;流开断?#32422;案?#21464;气流的方向来实现控制。与气动换向阀不同的是,电磁换向阀的换向是?#36175;?#30005;电磁力改变阀芯的移动变化实现。而电磁换向阀可?#26434;隤LC实现信息?#25442;?#21644;电气联合。(3)执行机构及其相关气动部件:机械手系统的执行机构主要包括三个气?#31069;?#21363;X轴无杆气缸、Y轴无杆气缸和Z轴双作用气?#31069;约?#30495;空发生器和真空吸盘等部件。在控制回路方面,各气缸回路与真空吸盘回路共同组成了机械手的气动控制回路。控制阀采用集成安装,其阀板取自SMC公司。这种安装方式PLC集中控制7个电磁阀,其系统更稳定,?#35013;?#35013;,节约空间。配备有减压阀、消音器和管接头等设?#31119;?#30830;保机械手的运行。气动回路原理图如图1机械手气压传动系统工作原理图。通过一系列连贯的动作,机械手完成一次抓放件的指令,在返回到初始状态后,它又准备下一个指令动作。

1.2PLC控制系统的硬件电路设计

1.2.1PLC系统组成及其选型PLC发展?#35813;停?#21508;个厂家核心?#31995;?#21151;能和编程系统有很多关联。PLC系统主要由七个部分组成,分别是中央处理单元CPU、输入输出接口、存储器、电源、I/O扩展接口、外部设备接口和编程器。PLC硬件的基本结构如图2。三菱、SIEMENS和欧姆龙是目前PLC中使用广泛、功能全面、性能较好的品牌。气动机械手在选择PLC控制系统?#20445;环?#38754;要充分考虑PLC系统的?#32422;?#27604;和市场应用度,同时也要考虑系统的工艺要求、被控制对象的I/O点数?#32422;癙LC扩展项,另外还要注意PLC系统的扫描速度和自?#33402;鋃系确?#38754;的能力。1.2.2控制系统构成图控制系统构成图分为?#35762;?#20998;,一是控制面板的设计,设计要点为选择?#30913;?#25511;制其运动方式及操作方式,如图3所示控制面板的设计;二是机械手节制要领的细化布局如图4节制要领分解图。1.2.3控制系统的硬件接线图PLC硬件设计就是设计随气动机械手运?#26800;腜LC设备。它的核心是可独立实现智能化运行。PLC硬件能实?#31508;?#38598;状态数据?#32422;?#20256;输相关运行数据,并控制程序中数据的处理,通过串口通信将收集的状态数据上传到监控界面,CPU发出指令来控制调节动作。硬件设计是PLC控制系统设计非常重要的组成部分,在PLC控制系统下协调各部件和保证稳定可靠运行。综合分析机械手的运动过程和开关量的控制,再根据PLC的内部结构,分配I/O端口地址,设计好PLC输入输出电路。PLC的硬件接线图如图5。

2结论

在机械手总体结构的设计过程?#26657;?#36890;过分解为执行机构设计,驱动系统完成机械手的总体设计,按照手指结构的设计要求,实现手臂的升降、伸缩、回转等功能要求,再确定手指等部件的型号和工作范围,高效完成高负荷、高难度的生产任务。

参考文?#31069;?/strong>

[1]史国生.PLC在机械手步进控制?#26800;?#24212;用[J].中国工控信息网,2005,1.

[2]常斗南.可编程序控制器原理、应用、实验[M].?#26412;?#26426;械工业出版社,2012.

[3]朱凌宏.基于PLC的液压驱动式机械手动作设计[J].机床与液压,2011(6)。

作者:冯蕾 单位:湖北工程职业学院


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