一种PLC控制机械手的制作方法

所属技术领域

本发明涉及一种plc控制机械手，适用于机械领域。

背景技术：

机械工业的规模和技术水平，是衡量一个国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，各国都把发展机械工业作为发展经济的战略重点之一。机械手是能够模仿人手动作，并按设定程序、轨迹和要求代替人手搬运工件或工具的自动化装置，它能部分地代替人的手工劳动。在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大地改善了工人的劳动条件，提高劳动生产率，加快实现机械化和自动化的步伐。

工业机械手的特点，是可通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上有人和机器各自的优点，有广阔的发展前景。plc控制具有系统简单、可靠，控制灵活等特点。因此，plc控制的机械手得到广泛的应用。

技术实现要素：

本发明提出了一种plc控制机械手，采用液压驱动，它通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动，控制系统采用plc控制，plc主要由cpu、信号、功能、接口、电源等模块和通信处理器、编程设备组成。

本发明所采用的技术方案是。

所述机械手由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。

所述执行机构包括手部和手臂。手臂的内孔装有转动抽，可把动作传给手腕，以转动、伸屈手腕，开闭手指。为使机械手能够正确的工作，手臂的3个自由度都需要精确的定位。它采用的执行机构，主要是直线油缸、摆动油缸、电液脉冲马达、伺服油马达、直流伺服马达和步进马达等。

所述机械手采用液压驱动，它通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。控制系统采用plc控制，plc主要由cpu、信号、功能、接口、电源等模块和通信处理器、编程设备组成。避免触点竞争plc采用循环扫描工作方式，集中采样和输出。cpu与i/o采用光电隔离、输出联锁、故障显示电路等措施；电源和i10电路采用多种形式的滤波、电源自动调整与保护；cpu采用良好的屏蔽措施。

所述机械手的软件部分采用step编程软件pclmpi适配器用于连接安装了step7的计算机的rs-232c接口和plc的mpi接口，计算机一侧的通信速率为19.2kbit/s，或38.4kbit/s，plc一侧的通信速率为19.2kbit/s~15mbit/s。除了pc适配器，还需要一根标准的rs-232c通信电缆。

所述机械手电气控制系统，要求有连续和手动控制等操作方式，工作方式可以很方便地在操作面板上表示。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。

所述机械手采用的机械部分为液压缸，行走与升降均用液压缸，通过电机消耗电能把油箱中的压力提高，高压油通过软管与升降、行走伸缩液压缸相通，通过控制液压阀的关与开从与控制机械手的工作。

本发明的有益效果是：该机械手的电气控制系统线路简单，可靠性高，功能强，整个系统运行稳定、精确，同时还可根据需要对其进行功能扩展，如与自动化机床联合控制，可组建自动化生产线。

附图说明

图1是本发明的机械手传送示意及操作面板图。

图2是本发明的原理接线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，机械手由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。

执行机构包括手部和手臂。手臂的内孔装有转动抽，可把动作传给手腕，以转动、伸屈手腕，开闭手指。为使机械手能够正确的工作，手臂的3个自由度都需要精确的定位。它采用的执行机构，主要是直线油缸、摆动油缸、电液脉冲马达、伺服油马达、直流伺服马达和步进马达等。

机械手采用液压驱动，它通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。控制系统采用plc控制，plc主要由cpu、信号、功能、接口、电源等模块和通信处理器、编程设备组成。避免触点竞争plc采用循环扫描工作方式，集中采样和输出。cpu与i/o采用光电隔离、输出联锁、故障显示电路等措施；电源和i10电路采用多种形式的滤波、电源自动调整与保护；cpu采用良好的屏蔽措施。

机械手的软件部分采用step编程软件pclmpi适配器用于连接安装了step7的计算机的rs-232c接口和plc的mpi接口，计算机一侧的通信速率为19.2kbit/s，或38.4kbit/s，plc一侧的通信速率为19.2kbit/s~15mbit/s。除了pc适配器，还需要一根标准的rs-232c通信电缆。

机械手电气控制系统，要求有连续和手动控制等操作方式，工作方式可以很方便地在操作面板上表示。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。

如图2，项目的名称为“机械手控制”，在主程序ob1中，用调用功能(fc)的方式来实现各种工作方式的切换。公用程序fc1是无条件调用的，供各种工作方式公用。选择手动方式时调用手动程序fc2，选择自动工作方，式时调用fc4。

（1）ob1中的初始化程序。机械手处于最上面和最左边的位置，夹紧装置松开时，系统处于初始条件，此时左限位开关i0.4，上限位开关i0.2的常开触点和表示夹紧装置松开的q4.1的常闭触点组成的申联电路接通，存储器位m0.5为1状态。

（2）公用程序。用于自动程序和手动相互切换的处理，当系统处于手动工作和回原点方式，i02.0或i2.1为1状态。与ob100中的处理相同，如果满足原点条件，顺序功能图中的初始步对应的m0.0被置位，反之被复位。当系统处于手动工作方式时，t2.0的常开触点闭合，用move指令将顺序功能图中除初始步以外的各步对应的存储器位复位。在非连续方式，将表示连续工作状态的标志m0.7复位。

（3）手动方式。手动操作时用i0.5~i1.2对应的6个按钮控制机械手的动作。为了安全运行，在手动程序中设置了必要的联锁，例如限位开关对运动的极限位置的限制，以防止机械手在运行时与别的物体碰撞。

（4）自动操作程序。当机械手处于原位时，按x0接通，驱动y0，当到达下限位使行程开关xi接通,y1置位夹紧，延时1s，使电磁力达到最大夹紧力。当t0接通，y2上升，当上升到最高位，x2接通，驱动y3右移。移到最右位，x3接通下降。下降到最低位，x1接通电磁铁放松。为使电磁力完全失掉，延时1s。延时时间到，t1接通上升到最高位，x2接通左移到最左位，使x4接通，返回初始状态，开始第二次循环动作。

液压系统是液压泵把电动机传来的回转式机械能转变成油液的压力能:油液被输送到液压缸后，又由液压缸把油液的压力能变为直线式的机械能输出。液压系统中的油液在受调节、控制的状态下工作的因此液压传动和液压控制在这个意义上来说难以截然分开。液压系统必须满足执行元件力和速度的要求。本设计采用的机械部分为液压缸，行走与升降均用液压缸，通过电机消耗电能把油箱中的压力提高，高压油通过软管与升降、行走伸缩液压缸相通，通过控制液压阀的关与开从与控制机械手的工作。

打开s7-plcsim窗口，在simati'icmanager的工具栏执行菜“options”中的“simulatemodules”命令，自动建立了step7与仿真cpu的连接。仿真plc的电源处于接通，cpu处于stop模式，扫描方式为连续。打开要仿真的项目，选中“simatic300(1)”站，将所有的块下载到仿真plc。使s7-plcsim处于运行状态，用视图对象来模拟实际plc的输入l输出信号，并对程序进行监控。