基于PLC的三维机械手的控制.docx
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1、基于PLC的三维机械手的控制摘要:本文以三菱FX1N系列PLC为基础,介绍PLC在三维教学机械手步进控制指令(STL)中的设计与应用。该程序已在竞赛模拟三维机械手中获得了应用,具有稳定、可靠的性能。论文关键词:PLC,三维机械手,步进控制随着自动化控制领域的不断发展,智能机械手的不断推新,机器人手臂的智能化程度不断提升,连续多角度控制的机器人手臂的出现,给机械手的教学带来了新的挑战。原来的教学机械手均以两维空间模拟仿真教学为主。自2007年全国电工电子技能大赛以来,三维空间的机械手的教学需求尤为突出。一、三维机械手的硬件结构图1所示是该三维机械手的实物图。整个三维机械手能完成八个自由度动作,手
2、臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。手爪提升气缸采用双向电控气阀控制,气缸伸出或缩回可任意定位。磁性传感器用来检测手爪提升气缸处于伸出或缩回位置。手爪抓取物料由单向电控气阀控制,当单向电控气阀得电,手爪夹紧磁性传感器有信号输出,指示灯亮,单向电控气阀断电,手爪松开。旋转气缸用来控制机械手臂的正反转,由双向电控气阀控制。接近传感器用来判断机械手臂正转和反转到位后,接近传感器信号输出。双杆气缸用来控制机械手臂伸出、缩回,由双向电控气阀控制。气缸上装有两个磁性传感器,检测气缸伸出或缩回位置。缓冲器对旋转气缸高速正转和反转到位时,起缓冲减速作用。二、三维机械手的动作过程图2所示是该三维机械手的动作示
3、意图。当需将工件有右工作台搬至左工作台时,在按下启动的时候,右工作台传感器判断有无工作,若有机械手动作,若无,机械手停止。当机械手左旋并前伸到位准备下降时,为了确保安全,必须在左工作台上无工件时才允许机械手下降。也就是说,若上一次搬运到左工作台上的工件尚未搬走时,机械手应自动停止下降。 图1 三维机械手实物图 图2三维机械手动作示意图三维机械手的工作过程为:(1)从原点开始前伸;(原点位置为机械手右旋到限位,手臂缩回,手爪上升到上限位,手爪放松)(2)到前限位后开始下降;(3)倒下限位后,机械手加紧工件,延时2s;(4)上升;(5)到上限位后,缩回;(6)到后限位后,左旋;(7)到左限位后,前
4、伸;(8)到前限位后,下降;(9)到下限位后,机械手松开,延时2s;(10)上升;(11)到上限位后,缩回;(12)到后限位后,右旋,返回原点。根据三维机械手的工作过程及要求,可以画出机械手的动作流程图,如图3所示。 图3 机械手动作流程图 图4机械手状态转移图三、PLC硬件的选择和I/O点分配PLC的种类非常多,根据三维机械手的控制要求,由于其输入、输出节点少,要求电气控制部分体积较小,成本低,并能够用计算机对PLC进行监控和管理,故选用日本三菱(MITSUBISHI)公司生产的多功能小型FX1N-40MR-001主机。该机型合计有输入输出点40个,其中24个输入点和16个输出点,采用继电器
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