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PLC在机械手步进控制中的应用

发布时间:2005-06-23 作者:史国生   来源:中国工控信息网
关键字:PLC 机械手 步进控制 OMRON 
本文以日本OMRON的C系列P型PLC为基础,介绍PLC在机械手步进控制中应用,并给出了详细的程序设计过程。该程序已在工业机械手中获得了应用,具有稳定、可靠的性能,可供同类设计参考。

    1 引言

    机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作,如搬物、装配、切割、喷染等等,应用非常广泛。应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作,可以简化控制线路,节省成本,提高劳动生产率。图1 是机械手搬运物品示意图。


图1 机械手搬物示意图

    图中机械手的任务是将传送带A上的物品搬运到传送带B。为使机械手动作准确,在机械手的极限位置安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5,对机械手分别进行抓紧、左转、右转、上升、下降动作的限位,并发出动作到位的输入信号。传送带A上装有光电开关SP,用于检测传送带A上物品是否到位。机械手的起、停由图中的起动按钮SB1、停止按钮SB2控制。

    传送带A、B由电动机拖动。机械手的上、下、左、右、抓紧、放松等动作由液压驱动,并分别由六个电磁阀来控制。

    2 机械手的动作流程

    传送带B处于连续运行状态,故不需要用PLC控制。

    机械手及传送带C 顺序动作的要求是:

    1) 按下起动按钮SB1时,机械手系统工作。首先上升电磁阀通电,手臂上升,至上升限位开关动作;

    2) 左转电磁阀通电,手臂左转,至左转限位开关动作;

    3) 下降电磁阀通电,手臂下降,至下降限位开关动作;

    4) 启动传送带A运行,由光电开关SP检测传送带A上有无物品送来,若检测到物品,则抓紧电磁阀通电,机械手抓紧,至抓紧限位开关动作;

    5) 手臂再次上升,至上升限位开关再次动作;

    6) 右转电磁阀通电,手臂右转,至右转限位开关动作;

    7) 手臂再次下降,至下降限位开关再次动作;

    8) 放松电磁阀通电,机械手松开手爪,经延时2秒后,完成一次搬运任务,然后重复循环以上过程。

    9) 按下停止按钮SB2或断电时,机械手停止在现行工步上,重新起动时,机械手按停止前的动作继续工作。

    根据对机械手的顺序动作要求,可以画出时序图如图2所示。由时序图可作出图3所示的机械手动作流程图。


图2 机械手佛那故作布序图


图3 机械手动作流程图

    3 PLC选型及其I/O点编号分配

    3.1 PLC的选型

    由于机械手系统的输入/输出接点少,要求电气控制部分体积小,成本低,并能够用计算机对PLC进行监控和管理,故选用日本OMRON(立石)公司生产的多功能小型C20P主机。该机输入点为12,输出点为8。内部主要有:136个辅助继电器、16个特殊功能继电器、160个保持继电器、8个暂存继电器、48个定时/计数器、64个16位数据存贮器。

    3.2 I/O点编号分配

    根据图3所示的机械手动作流程图,可以确定电气控制系统的I/O点分配,如表1所示。

表1 机械手控制I/O分配表

分页

    根据图3流程图和表1的I/O分配表,可以编制出状态转移图如图4所示。


图4 机械手状态转移图

    4 编程及程序运行

    4.1 用步进指令编程

    根据图4状态转移图,编制的步进梯形图程序如图5所示。

    图5中,“全部输出禁止”部分的作用是在停止时禁止全部输出,使机械手停止在现行的工步上;重新起动时又能从停止前的工步继续动作。

    在状态由HR010转移至HR000的条件中,增加了保持继电器的常闭触点,其作用是:当机械手工作在某一中间工步时,若PLC断电或停止运行,机械手停止在中间工步上。PLC复电或重新投入运行后,由于保持继电器HR具有状态断电保护的功能,因此在重新起动时,中有某一个是断开的,使得HR000不能置位,机械手只能从停止前被置位的保持继电器的后续工步继续动作。

    4.2 程序运行

    按下起动按钮SB1,输入点0000为ON,则作为互锁条件的辅助继电器1000为ON,互锁指令IL接通,IL与ILC之间的线圈正常工作,“全部输出禁止”解除。若(抓图1)常闭触点都为ON,保持继电器HR000接通,输出点0503使上升电磁阀得电,手臂上升。当手臂上升到位时,上升限位开关使输入点0005闭合,保持继电器HR001 接通,HR000复位,输出点0501使左转电磁阀得电,手臂左转。......以后每当一步动作到位,限位条件满足时,状态转移,进行下一工步动作。当状态转移到HR008为ON时,输出点0506使放松电磁阀得电,机械手放松,同时定时器TIM00计时。当计时2秒到,状态又转移到HR000,程序又重新从第一工步开始循环。

    停止时,按下停止按钮SB2,0001断开,辅助继电器1000为OFF,互锁指令断开,全部输出被禁止,但各保持继电器的状态是断电保护的,机械手停在现行的工步上。当重新按起动按钮时,互锁指令接通,停止前的输出被恢复,机械手继续在停止前某保持继电器为ON的工步动作。

    5 结束语

    本文介绍了日本OMRON公司生产的C系列P型小型多功能PLC在机械手步进控制中的设计应用。说明了机械手的动作原理,设计要求,程序设计方法。本文介绍的程序已在实际生产中获得了成功的应用。

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