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      氣動機械手控制系統設計分析

      2018-07-13 09:42:00 來源網站: 百味書屋

      氣動機械手控制系統設計分析 本文關鍵詞:機械手,控制系統,分析,設計

      氣動機械手控制系統設計分析 本文簡介:摘要:現代工業越來越講究節約成本、環保生產,往復移動式氣動機械手具有簡潔的構造、優良的性能、低廉的成本和環保特性等優點,它的精確位置控制被生產企業大量應用在自動生產上。這種氣動機械手是經過一系列的精確數據計算和生產工藝設計,在模塊化的條件下誕生的。本文從想法的提出,到思路的構建,再到計算設計,直到最

      氣動機械手控制系統設計分析 本文內容:

      摘要:現代工業越來越講究節約成本、環保生產,往復移動式氣動機械手具有簡潔的構造、優良的性能、低廉的成本和環保特性等優點,它的精確位置控制被生產企業大量應用在自動生產上。這種氣動機械手是經過一系列的精確數據計算和生產工藝設計,在模塊化的條件下誕生的。本文從想法的提出,到思路的構建,再到計算設計,直到最終的模擬試運行。在設計中考慮到機械手的可行性和實用性,選擇三菱PLC控制系統作為控制機械手的氣動部件和裝置中心。PLC控制設計,先對PLC內部構造分析,再到設計外部接線的連接,最后通過手動和自動操作完成程序設計。

      關鍵詞:氣動機械手;PLC;精確位置

      機械手是一臺復雜、高技術含量的機械設備。該系統底座為工業型材構架,核心小部件使用選好的端口;各機械模塊可單獨控制,接口開放,可以多級開發,能夠實現往復式移動并且能夠及時到達用戶預定的點位。通過程序控制機械手能夠快速、精確地進行位置定位,并滿足承載能力強、運動自由靈活等性能要求。

      1往復移動式氣動機械手的氣動回路及PLC控制系統的硬件電路設計如下:

      1.1氣動回路

      氣動回路大體是由多種類控制閥、執行氣缸和供氣源等組成。(1)氣源:就是保證由氣壓作為傳動的系統擁有動力源,氣動系統氣源由高壓空氣泵站壓縮供應,但是由于在輸入之前已經經過了減壓、降溫、潔凈等一系列的處理,輸入的壓力穩定值在0.25MPa,并且為了讓壓縮空氣不影響各個氣缸腔,氣源會通過過濾減壓閥進行一次過濾和減壓,經過這次處理后壓縮空氣才能通過控制閥進入到各個氣缸腔。(2)換向閥:在氣動控制過程有著不可或缺的作用,執行元件的運動方向可以由換向閥控制管道中的氣流開斷以及改變氣流的方向來實現控制。與氣動換向閥不同的是,電磁換向閥的換向是由通電電磁力改變閥芯的移動變化實現。而電磁換向閥可以與PLC實現信息交互和電氣聯合。(3)執行機構及其相關氣動部件:機械手系統的執行機構主要包括三個氣缸,即X軸無桿氣缸、Y軸無桿氣缸和Z軸雙作用氣缸,以及真空發生器和真空吸盤等部件。在控制回路方面,各氣缸回路與真空吸盤回路共同組成了機械手的氣動控制回路。控制閥采用集成安裝,其閥板取自SMC公司。這種安裝方式PLC集中控制7個電磁閥,其系統更穩定,易安裝,節約空間。配備有減壓閥、消音器和管接頭等設備,確保機械手的運行。氣動回路原理圖如圖1機械手氣壓傳動系統工作原理圖。通過一系列連貫的動作,機械手完成一次抓放件的指令,在返回到初始狀態后,它又準備下一個指令動作。

      1.2PLC控制系統的硬件電路設計

      1.2.1PLC系統組成及其選型PLC發展迅猛,各個廠家核心上的功能和編程系統有很多關聯。PLC系統主要由七個部分組成,分別是中央處理單元CPU、輸入輸出接口、存儲器、電源、I/O擴展接口、外部設備接口和編程器。PLC硬件的基本結構如圖2。三菱、SIEMENS和歐姆龍是目前PLC中使用廣泛、功能全面、性能較好的品牌。氣動機械手在選擇PLC控制系統時,一方面要充分考慮PLC系統的性價比和市場應用度,同時也要考慮系統的工藝要求、被控制對象的I/O點數以及PLC擴展項,另外還要注意PLC系統的掃描速度和自我診斷等方面的能力。1.2.2控制系統構成圖控制系統構成圖分為兩部分,一是控制面板的設計,設計要點為選擇按鈕控制其運動方式及操作方式,如圖3所示控制面板的設計;二是機械手節制要領的細化布局如圖4節制要領分解圖。1.2.3控制系統的硬件接線圖PLC硬件設計就是設計隨氣動機械手運行的PLC設備。它的核心是可獨立實現智能化運行。PLC硬件能實時收集狀態數據以及傳輸相關運行數據,并控制程序中數據的處理,通過串口通信將收集的狀態數據上傳到監控界面,CPU發出指令來控制調節動作。硬件設計是PLC控制系統設計非常重要的組成部分,在PLC控制系統下協調各部件和保證穩定可靠運行。綜合分析機械手的運動過程和開關量的控制,再根據PLC的內部結構,分配I/O端口地址,設計好PLC輸入輸出電路。PLC的硬件接線圖如圖5。

      2結論

      在機械手總體結構的設計過程中,通過分解為執行機構設計,驅動系統完成機械手的總體設計,按照手指結構的設計要求,實現手臂的升降、伸縮、回轉等功能要求,再確定手指等部件的型號和工作范圍,高效完成高負荷、高難度的生產任務。

      參考文獻:

      [1]史國生.PLC在機械手步進控制中的應用[J].中國工控信息網,2005,1.

      [2]常斗南.可編程序控制器原理、應用、實驗[M].北京:機械工業出版社,2012.

      [3]朱凌宏.基于PLC的液壓驅動式機械手動作設計[J].機床與液壓,2011(6)。

      作者:馮蕾 單位:湖北工程職業學院


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