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基于PLCFX2N_48MR的机械手控制系统设计

2020-04-08 10:00
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  33电子技术设计与应用 Electronics Design & Application10.3969/j.issn.1000-0755.2013.11.0110 前言随着科学技术的发展, 各种数控设备大量涌现。数控设备的出现, 不仅提高了生产效率, 降低了劳动强度, 而且提高了加工精度, 也就提高了产品的质量, 无疑是给企业增加了强大的生命力。 现阶段我国大部分工厂中, 还停留在普通车加工阶段, 存在大量的老式普通车床, 因此已经不能适应现代化企业生产的需求, 急需进行设备的改造, 因此, 旧设备的改造存在广阔的市场前景。本文对某一企业进行后定位器部件弯曲 冲压冲床的自动上料技术改造。 采用工业中比较成熟的PLC...

  33电子技术设计与应用 Electronics Design & Application10.3969/j.issn.1000-0755.2013.11.0110 前言随着科学技术的发展, 各种数控设备大量涌现。数控设备的出现, 不仅提高了生产效率, 降低了劳动强度, 而且提高了加工精度, 也就提高了产品的质量, 无疑是给企业增加了强大的生命力。 现阶段我国大部分工厂中, 还停留在普通车加工阶段, 存在大量的老式普通车床, 因此已经不能适应现代化企业生产的需求, 急需进行设备的改造, 因此, 旧设备的改造存在广阔的市场前景。本文对某一企业进行后定位器部件弯曲 冲压冲床的自动上料技术改造。 采用工业中比较成熟的PLC控制技术和气动技术, 通过PLC控制气缸的顺序控制实现动作, 带动机器手实现工件的自动上料和落料, 解决该冲床生产效率低、 安全防护差、人员依赖强的缺点, 实现设备的全自动、 高效、 安全运行。1 后定位器机械手的机械设计1 . 1 后定位器机械手的工作原理后定位机械手结构如图1所示。 当安装在冲床上的凸模开始工作行程冲压工件时, 机械手的取料装置开始取坯料, 并把坯料通过行程开关准确地停放在吸盘的初始工作位置。 当凸模开始向上运动做返回基于PLC FX2N-48MR的机械手控制系统设计孔祥新 沈小引 刘敬科(曲阜师范大学 电气信息与自动化学院)摘要: 文章基于PLC FX2N-48MR设计了后定位器机械手控制系统。 介绍了硬件和软件设计方案以及后定位机械手的机械设计, 并给出了PLC硬件电气装配图。 综合利用光机电气数一体化技术, 采用数字化软件及虚拟样机设计技术和PLC控制技术。 本控制系统具有技术含量高, 制造成本低, 设备的附加成本低,安全、 节能、 环保等优点。 关键词: 机械手; PLC; 控制系统; 定位Design of Mechanical Arm Control System Based on PLC FX2N-48MRKong Xiangxin Shen Xiaoyin Liu Jingke(School of Electrical Information and Automation, Qufu Normal University)Abstract: In this paper, the back location mechanical arm control system is designed based on PLC FX2N-48MR. The hardware and software design schemes and the mechanical design of back location mechanical arm are introduced, and the PLC hardware electrical assembly drawings are presented. The design comprehensively utilizes opto-mechatronics luck integration technology, and uses digital design software, virtual prototyping technology, and PLC control technology. The present control system has many features, such as high technical content, low manufacturing cost, low additional cost, safe, energy saving, environment friendly, etc.Key words: mechanical arm; PLC; control system; location行程时, 送料装置的气动吸盘迅速从取料装置上吸取坯料, 然后气动装置沿双导轨快速运动, 通过行程开关使坯料能够准确到达冲床模具的冲压位置。吸盘将坯料放到冲压模具的凹模上时, 通过六个定位销进一步定位, 并且, 吸盘运动到使坯料接触凹模上表面后才松开坯料, 这样保证了坯料能够放平,准确地定位。 在坯料到达模具冲压位置之前, 安装在送料装置前端的卸料装置已将上一个已加工好的工件推到卸料槽内, 工件靠重力滑落到工件箱内,自行完成卸料。图1 后定位器机械手示意图1 . 2 上料机构设计主要有取料装置与送料装置组成。 其中, 取料装置完成每次从坯料盒中自动取下一件坯料, 并通过导轨传动和行程开关的作用, 将坯料停放在吸盘 34电子技术设计与应用 Electronics Design & Application的工作位置。 然后送料过程开始, 通过送料装置,将坯料准确输送到冲压工作位置, 为冲压做好准备,如图2所示。图2 上料机构示意图1 . 3 卸料装置设计卸料装置设计方案如图3所示。 主要由提升板和推板等组成, 它安装在送料装置的前端。 其工作原理是: 当送料装置进行送料时, 安装在送料装置前端的提升板首先将弯曲组装后的工件提升到定位销以上的高度, 随着送料装置的前移, 送料装置上的推板将工件推离出弯曲组装工位, 工件靠重力通过滑槽滑落到工件箱内, 从而完成卸料过程。图3 卸料机构示意图2 后定位器机械手控制系统设计后定位器机械手控制系统主要由机械机构与控制系统两大部分组成, 如图4所示。图4 后定位器机械手控制系统机械机构主要包括取料装置与卸料装置。 在满足空间运动位置要求的前提下, 减小传动链的长度,使结构紧凑。 采用双导轨技术, 采用无损、 无磁化的柔性多功能真空吸盘抓料手, 采用行程开关和高灵敏度传感器。 满足三个关键运动位置, 即取料位置、吸料位置、 冲压位置的要求。 保证自动上料的顺利进行和冲压加工出合格的产品零件。控制系统采用PLC技术, 通过自动控制装置,使各种装置按照一定的顺序和时间间隔发生动作。控制送料的时间与冲压行程之间满足规定的协调关系, 保证一定的生产率和运动时间的准确性, 不允许有超前或迟滞现象。3 硬件设计本设计采用工业中比较成熟的PLC控制技术和气动技术, 通过PLC控制器控制电磁阀的顺序开启,实现机械手的运动, 控制工件的抓取和卸料, 实现全自动的生产加工。3. 1 硬件设备组成(1) PLC。 选用了三菱的FX2N-48MR, 选用这个PLC的原因是简单易用, 同时保留出以后的升级空间。(2) 传感器。 选用了NPN型的24V接近开关,8个。 用以检测机器手各部件的位置和状态, 保证设备的正常运转。(3) 气动电磁阀。 采用了两位三通的电磁阀,用以控制机器手的运动气缸。(4) 真空吸盘。 用于抓取工件, 它具有无损、无磁化的特点。(5) 真空发生器。 用于产生负压, 使吸盘工作。(6) 气缸。 用于驱动机器手的各部分运动。( 7) 继电器。 用于传感器信号的输入和气动电磁阀的驱动输出。(8) 手动按钮。 用于控制系统的启动和停止。3. 2 控制电路组成控制电路主要包括电源电路、 传感器输入电路、气动电磁控制电路、 按钮电路等部分。控制电路输入输出地址分配表如表1所示。表1 PLC地址分配表 35电子技术设计与应用 Electronics Design & Application在传感器输入电路中, 由于FX2N系列PLC自身没有携带模拟量输入端口, 为节省成本, 在这里没有进行模拟量输入模块扩展。 而是通过采用传感器输出信号驱动继电器线圈, 然后把继电器常开触点接入的方式, 解决传感器信号的输入问题, 从而节省了设备成本。考虑到PLC输出驱动功率的问题, 增加了一个24V的开关电源用来给传感器和继电器供电, 保证控制系统的稳定性, 硬件电气装配图如图5所示。图5 电气装配图4 软件设计通过分析机械手的上料过程, 可以知道机器手的各部分有着严格的先后运动关系, 得出系统流程图如图6所示。图6 系统流程图 (参见右栏)5 结束语基于PLC的后定位器机械手控制系统综合利用光机电气数一体化技术, 采用数字化软件及虚拟样机设计技术和PLC控制技术。 具有技术含量高、 制造成本低、 设备的附加成本低、 安全、 节能、 环保等优点。 经过实际应用证明, 本设计是成功的, 不仅提高了生产率, 实现了冲压生产的自动化; 而且降低了企业制造成本, 提高了设备的安全性能。参考文献:[1] 刘淑英, 张明路, 丁成君. 计及柔性的移动机械手图6 系统流程图 动力学建模现状与展望[J]. 河北工业大学学报, 2009(1):6-11.[2] 袁森, 肖军, 罗卫东. 基于PLC的机械手控制系统 设计[J]. 煤矿机械, 2009(5):198-200.[3] 王卜 . 柔性变截面机械手动力学和控制方案 分析[D]硕士学位论文1999作者简介:孔祥新, 男, 博士, 副教授, 主要从事计算机控制技术、 电力电子技术等教学与研究电子信箱: 。沈小引, 女, 在读研究生, 主要从事新能源发电技术、 计算机控制技术等研究刘敬科, 男, 在读研究生, 主要从事新能源发电技术、 计算机控制技术等研究

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