吳爭(哈爾濱石油學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150028)

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數(shù)控車床氣壓機(jī)械手臂的PLC控制系統(tǒng)

吳爭
(哈爾濱石油學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150028)

【摘 要】本文的研究中以可編控制器為主要方法對(duì)機(jī)械搖臂的氣壓設(shè)備實(shí)行電器的控制,并且把數(shù)控車床的上下料機(jī)機(jī)械手臂作為本次探索的對(duì)象,目的是要將系統(tǒng)的自動(dòng)化以及柔性化凸現(xiàn)出來。此外,本文還詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)主要的工作機(jī)理,描述了主要的機(jī)械零部件構(gòu)造,闡明了氣壓控制原理以及可變遙控器的具體操作方法。

【關(guān)鍵詞】PLC控制系統(tǒng) 氣壓系統(tǒng) 上下裝料

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，大部分的生產(chǎn)已經(jīng)從人工化轉(zhuǎn)向自動(dòng)化、智能化。傳統(tǒng)數(shù)控加工方式瑣碎、重復(fù)的加工工序都是靠人工完成的，繁重的體力勞動(dòng)勢必會(huì)降低工作的效率。這種單純地依靠人工操作機(jī)器工作或者是繼電器控制的半自動(dòng)化的裝置來完成上下料的工作都存在一定的弊端?？删幙刂破鱌LC控制的裝料機(jī)機(jī)械控制系統(tǒng)就是針對(duì)這一問題研究出來的方法，這一系統(tǒng)使用方便，原理簡單，抗干擾能力強(qiáng)，工作效率高。

1 工作原理

在這個(gè)系統(tǒng)中上下料機(jī)械手的結(jié)構(gòu)趨于整體化，它由料斗與搬運(yùn)以及上下料零部件組合而成。這種改造后的料斗在使用過程中更加功能化。此外，它的結(jié)構(gòu)比較緊湊，運(yùn)動(dòng)既平穩(wěn)又準(zhǔn)確，這一特點(diǎn)能夠很好的實(shí)現(xiàn)五級(jí)調(diào)速。這種設(shè)備制造出來的工件質(zhì)量僅有一千克，并且工作范圍比較靈活。

系統(tǒng)啟動(dòng)后會(huì)有一個(gè)自我檢查的程序，若結(jié)果良好則會(huì)開啟工作模式，各項(xiàng)組件處于工作準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)收到開始工作的信息時(shí)，機(jī)械手臂就會(huì)啟動(dòng)工作模式，詳細(xì)工作流程如圖1:

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

PLC控制系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)。所謂控制系統(tǒng)，它有四個(gè)組成因子，包括位置檢測裝置以及可編程控制器、主控柜與主控面板。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則是采用全氣壓的驅(qū)動(dòng)方式，它既能滿足手動(dòng)調(diào)節(jié)的條件也能夠進(jìn)行自動(dòng)化操作。執(zhí)行系統(tǒng)的組成部分有升降機(jī)構(gòu)以及吸盤夾持結(jié)構(gòu)等，它的手臂有兩個(gè)夾持，進(jìn)行流水線工作，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，大大提高了工作效率。

3 系統(tǒng)的軟件與硬件

3.1 氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

在這一系統(tǒng)中，使用的是雙泵供氣，目的是避免外界對(duì)抓取工作的干擾；真空吸盤與凸輪以及連桿機(jī)構(gòu)的組合運(yùn)行，能夠完成手部的夾緊以及松開的動(dòng)作，進(jìn)而完成工件的吸放工作；氣缸與齒輪的合作能夠完成機(jī)械臂的搖擺以及移動(dòng)的工作；真空吸盤以及手臂的氣缸的控制回路中都設(shè)置為氣控單向閥，并且裝配了限位開關(guān)，它的控制由壓力繼電器以及光柵位置傳感器來完成，這樣的設(shè)計(jì)解決了緊急停電時(shí)容易出現(xiàn)手指的松開等問題。另外，還增添了緊急停止以及恢復(fù)原位的按鈕，這樣就能避免干擾互鎖等裝置。

3.2 PLC控制系統(tǒng)

設(shè)計(jì)PLC所要遵循的基本原則有下面幾點(diǎn):第一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)務(wù)必要保證操作人員以及運(yùn)行設(shè)備本身的安全；第二PLC不僅要在程序設(shè)計(jì)上作出安全措施，在進(jìn)行硬件的相關(guān)知識(shí)普及時(shí)也要做好安全方面的思想教育工作；第三在對(duì)軟件進(jìn)行安全程序編寫的保護(hù)措施外，還要對(duì)硬件進(jìn)行保護(hù)措施的安裝，這樣能夠避免因?yàn)檐浖木帉懧┒炊a(chǎn)生的安全隱患；第四要對(duì)PLC本身的特點(diǎn)進(jìn)行了解。不同的系統(tǒng)提供者會(huì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面有一些差異，因此要對(duì)所使用的系統(tǒng)本身的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的了解，用正確的操作方法進(jìn)行操作，才能真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自身的價(jià)值；第五調(diào)試點(diǎn)的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。當(dāng)然PLC程序的設(shè)計(jì)需要多次調(diào)試、修改，最終達(dá)到想要的結(jié)果。

PLC系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)流程如下:第一如果所選擇的系統(tǒng)自帶程序，就需要對(duì)程序的屬性有一個(gè)全面的了解，能夠保障程序的后續(xù)工作順利進(jìn)行，由于系統(tǒng)工作機(jī)理大致相同，因此沒必要花費(fèi)大量的時(shí)間從初始編碼進(jìn)行編寫，進(jìn)而選擇自帶程序的可編控制器系統(tǒng)是最佳的選擇；第二將全部與PLC有關(guān)的進(jìn)出信號(hào)排列出來，并且參考PLC內(nèi)部接口的固有屬性，編制出相對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)；第三畫出生產(chǎn)所需要的流程圖以及工作循環(huán)圖和功能圖等等；第四根據(jù)具體語言環(huán)境，編寫圖文符號(hào)所對(duì)應(yīng)的文字注解。

3.3系統(tǒng)的調(diào)試

調(diào)試的過程簡要過程如下:輸入程序→檢查電器線路→虛擬調(diào)試→運(yùn)營調(diào)試→非常規(guī)調(diào)試。

調(diào)試注意事項(xiàng):檢查電源，運(yùn)行調(diào)試時(shí)檢查機(jī)械與電氣的配合是否有效，在非常規(guī)調(diào)試時(shí)檢查PLC設(shè)計(jì)的保護(hù)功能是否有效以及報(bào)警功能是否完善。

3.4 PLC控制系統(tǒng)

可以依據(jù)系統(tǒng)控制信號(hào)的數(shù)量來進(jìn)行可編控制器的選擇。在這里簡要介紹三菱FX型號(hào)的可編制控制器，它是自帶程序的，有在線以及離線編輯的功能，能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改變，體現(xiàn)柔性化。機(jī)械在它的控制下有手動(dòng)以及連續(xù)操作兩種工作方式。在實(shí)際工作中，默認(rèn)的是連續(xù)工作，若是要求單動(dòng)，就要選擇手動(dòng)程序。

4 結(jié)語

通過研究我們發(fā)現(xiàn)，利用PLC對(duì)數(shù)控車床上下料機(jī)械手進(jìn)行控制，手動(dòng)、連續(xù)以及互鎖等多種功能可以很好的展現(xiàn)出來，并且它還具有比較好的規(guī)避外界干擾的優(yōu)點(diǎn)以及良好的可靠性。

參考文獻(xiàn):

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作者簡介:吳爭(1995—),男,黑龍江綏化人,學(xué)位職稱:機(jī)械電子工程系機(jī)械制造設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化7班本科在讀,研究方向:PLC控制系統(tǒng)。