PLC控制的氣動(dòng)機械手設計
PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用在了以氣動(dòng)機械手為代表的自動(dòng)化設備之中。作為具有便于操作、成本低廉等諸多優(yōu)勢的自動(dòng)化設備，氣動(dòng)機械手在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中取得了良好的效果。將PLC技術(shù)應用在控制系統之中，更是增強了氣動(dòng)機械手操作時(shí)的靈活性，無(wú)論是生產(chǎn)質(zhì)量還是生產(chǎn)效率，都得到了顯著(zhù)的提升。
氣動(dòng)機械手的結構設計
在對氣動(dòng)機械手的結構進(jìn)行設計前，設計人員首先應當對企業(yè)的實(shí)際情況和控制要求加以明確，在此基礎上開(kāi)展設計工作，往往可以取得事半功倍的效果。例如，某企業(yè)現有高低溫箱的具體內部尺寸如下：長(cháng)度為575mm；寬度為440mm，高度為700mm。該高低溫箱對應變送器的具體尺寸如下：長(cháng)度為138mm；寬度為130mm；高度為197mm，且該變送器重量約為4.95kg[2]。那么，設計人員不僅可以根據上文所列舉的高低溫箱尺寸、變送器尺寸及重量，完成對容積的計算工作，還可以對所容納變送器的尺寸及重量加以明確。該企業(yè)所應用框架層數為兩層，每層排數為兩排，每排可容納變送器數量為四臺。為了保證框架能夠不受任何阻礙的被放入高低溫箱的內部，框架四角分別安裝了能夠承受其總重量的輪子，這樣做的目的是保證框架能夠從工作臺上被直接推入到高低溫箱內部。在對變送器位置進(jìn)行確定時(shí)所應用的，主要是框架平板所對應的定位板。以需要放置在框架之上的變送器尺寸為依據，氣動(dòng)機械手能夠在框架內完成對工位進(jìn)行搬運和放件的工作。另外，在實(shí)踐過(guò)程中能夠發(fā)現，氣動(dòng)機械手搬動(dòng)變送器時(shí)的運動(dòng)路徑為直線(xiàn)，由于框架每層排數為兩排，每排可容納變送器數量為四臺，因此，最終確定的方案為：左右方向移動(dòng)三位氣缸，前后方向移動(dòng)五位氣缸。
如果以直角坐標系為依據對氣動(dòng)機械手的結構進(jìn)行劃分，可將其分為以下六個(gè)部分：其一，底座；其二，升降氣缸，這部分的作用是保證氣動(dòng)機械手可以沿著(zhù)Z軸的方向上下運動(dòng)，保證框架兩層能夠同時(shí)開(kāi)展工作；其三，左右方向移動(dòng)三位氣缸，氣動(dòng)機械手可以根據這部分的移動(dòng)，以Y軸為方向完成在兩排之間對變送器進(jìn)行擺放的操作；其四，前后方向移動(dòng)五位氣缸，氣動(dòng)機械手可以根據這部分的移動(dòng)，以X軸為方向完成在任意位置上對變送器進(jìn)行擺放的操作；其五，短行程氣缸，這部分的作用是控制氣動(dòng)機械手拿起和放下的動(dòng)作；其六，氣動(dòng)手爪，這部分的作用是完成夾緊以及放開(kāi)的動(dòng)作。多位置氣缸是該氣動(dòng)機械手主要應用的氣缸，設計人員可以根據實(shí)際需求，將不同長(cháng)度的氣缸進(jìn)行連接，以此來(lái)保證動(dòng)作的靈活性和定位的精確性，需要注意的一點(diǎn)是，需要進(jìn)行連接的氣缸，應當具有完全相同的活塞直徑。除此之外，PLC可以通過(guò)對電磁閥進(jìn)行控制的方式，完成任意氣缸的動(dòng)作。對活塞桿速度進(jìn)行控制的方式，則以單向節流閥調節進(jìn)氣流量為主，氣動(dòng)機械手則通過(guò)重量對氣爪進(jìn)行平衡，以此來(lái)保證運行的平穩性，在最大程度上實(shí)現“輕拿輕放”的目標。
PLC控制系統的設計
在對應用于氣動(dòng)機械手之上的PLC控制系統進(jìn)行設計時(shí)，氣動(dòng)機械手所對應的實(shí)際結構、功能及控制需求同樣是需要設計人員重點(diǎn)關(guān)注的部分，換句話(huà)說(shuō)，只有以上文所提及的因素為基礎，才能保證所涉及PLC控制系統能夠在最大程度上滿(mǎn)足氣動(dòng)機械手具有的需求。如果氣動(dòng)機械手包含氣缸的數量為四個(gè)，且執行任意動(dòng)作時(shí)，能夠對其進(jìn)行控制的部件包括單電控電磁閥一個(gè)、雙電控電磁閥三個(gè)，同時(shí)還設有指示燈一個(gè)。那么，在對該氣動(dòng)機械手所對應的PLC控制系統進(jìn)行設計時(shí)，設計人員就應當明確輸入點(diǎn)數量為七個(gè)，輸出點(diǎn)數量為八個(gè)，另外，在確定可編程控制器的型號時(shí)，設計人員應當以控制信號數量作為主要依據，文中應用的可編程控制器具體型號為FX2N—48MR。
正式開(kāi)始設計工作的第一步，應當是對PLC和氣動(dòng)機械手所對應I/O表進(jìn)行設計和制作，然后再根據制作完成的I/O表，完成系統軟件的設計工作。文中所討論設備提出的控制要求如下：氣動(dòng)機械手所處工位為1號工位，氣爪放松，并設置為“復位”。因此，設計人員在開(kāi)展設計工作的過(guò)程中，始終都應當保證氣缸伸出、氣爪放松。待氣動(dòng)機械手上電、復位之后，指示燈開(kāi)始閃爍。此時(shí)，如果有工件位于1號工位處，氣動(dòng)機械手則需要在第一時(shí)間啟動(dòng)，并進(jìn)入正式工作狀態(tài)，此時(shí)，氣壓降至手臂降位。正常情況下，在對工件進(jìn)行抓取時(shí)，都會(huì )設有與之相對應的傳感器，如果沒(méi)有設置傳感器，則需要對定時(shí)器進(jìn)行設置，只有這樣才能保證氣動(dòng)機械手在放置工件時(shí)，具備應有的穩定性。在對工件進(jìn)行裝配時(shí)，首先需要氣缸下壓，然后再抓取并抬起工件，接下來(lái)需要進(jìn)行的步驟是將氣缸向4號工位處進(jìn)行移動(dòng)，最后下壓并完成工件的放置即可。再完成上述步驟后，氣缸還需要進(jìn)行再一次的伸出和復位，至此，一個(gè)工作周期告一段落。在這個(gè)過(guò)程中，需要設計人員完成的工作還包括對PLC控制程序的功能圖進(jìn)行編制，并將其向梯形圖進(jìn)行轉化，只有這樣才能保證氣動(dòng)機械手在執行動(dòng)作的過(guò)程中，具備較高的自動(dòng)化水平以及有效性。
參考文獻：李秋芳.氣動(dòng)機械手PLC控制系統設計技術(shù)研究[J].數字技術(shù)與應用2017年11期
在對氣動(dòng)機械手的結構進(jìn)行設計前，設計人員首先應當對企業(yè)的實(shí)際情況和控制要求加以明確，在此基礎上開(kāi)展設計工作，往往可以取得事半功倍的效果。例如，某企業(yè)現有高低溫箱的具體內部尺寸如下：長(cháng)度為575mm；寬度為440mm，高度為700mm。該高低溫箱對應變送器的具體尺寸如下：長(cháng)度為138mm；寬度為130mm；高度為197mm，且該變送器重量約為4.95kg[2]。那么，設計人員不僅可以根據上文所列舉的高低溫箱尺寸、變送器尺寸及重量，完成對容積的計算工作，還可以對所容納變送器的尺寸及重量加以明確。該企業(yè)所應用框架層數為兩層，每層排數為兩排，每排可容納變送器數量為四臺。為了保證框架能夠不受任何阻礙的被放入高低溫箱的內部，框架四角分別安裝了能夠承受其總重量的輪子，這樣做的目的是保證框架能夠從工作臺上被直接推入到高低溫箱內部。在對變送器位置進(jìn)行確定時(shí)所應用的，主要是框架平板所對應的定位板。以需要放置在框架之上的變送器尺寸為依據，氣動(dòng)機械手能夠在框架內完成對工位進(jìn)行搬運和放件的工作。另外，在實(shí)踐過(guò)程中能夠發(fā)現，氣動(dòng)機械手搬動(dòng)變送器時(shí)的運動(dòng)路徑為直線(xiàn)，由于框架每層排數為兩排，每排可容納變送器數量為四臺，因此，最終確定的方案為：左右方向移動(dòng)三位氣缸，前后方向移動(dòng)五位氣缸。
如果以直角坐標系為依據對氣動(dòng)機械手的結構進(jìn)行劃分，可將其分為以下六個(gè)部分：其一，底座；其二，升降氣缸，這部分的作用是保證氣動(dòng)機械手可以沿著(zhù)Z軸的方向上下運動(dòng)，保證框架兩層能夠同時(shí)開(kāi)展工作；其三，左右方向移動(dòng)三位氣缸，氣動(dòng)機械手可以根據這部分的移動(dòng)，以Y軸為方向完成在兩排之間對變送器進(jìn)行擺放的操作；其四，前后方向移動(dòng)五位氣缸，氣動(dòng)機械手可以根據這部分的移動(dòng)，以X軸為方向完成在任意位置上對變送器進(jìn)行擺放的操作；其五，短行程氣缸，這部分的作用是控制氣動(dòng)機械手拿起和放下的動(dòng)作；其六，氣動(dòng)手爪，這部分的作用是完成夾緊以及放開(kāi)的動(dòng)作。多位置氣缸是該氣動(dòng)機械手主要應用的氣缸，設計人員可以根據實(shí)際需求，將不同長(cháng)度的氣缸進(jìn)行連接，以此來(lái)保證動(dòng)作的靈活性和定位的精確性，需要注意的一點(diǎn)是，需要進(jìn)行連接的氣缸，應當具有完全相同的活塞直徑。除此之外，PLC可以通過(guò)對電磁閥進(jìn)行控制的方式，完成任意氣缸的動(dòng)作。對活塞桿速度進(jìn)行控制的方式，則以單向節流閥調節進(jìn)氣流量為主，氣動(dòng)機械手則通過(guò)重量對氣爪進(jìn)行平衡，以此來(lái)保證運行的平穩性，在最大程度上實(shí)現“輕拿輕放”的目標。
PLC控制系統的設計
在對應用于氣動(dòng)機械手之上的PLC控制系統進(jìn)行設計時(shí)，氣動(dòng)機械手所對應的實(shí)際結構、功能及控制需求同樣是需要設計人員重點(diǎn)關(guān)注的部分，換句話(huà)說(shuō)，只有以上文所提及的因素為基礎，才能保證所涉及PLC控制系統能夠在最大程度上滿(mǎn)足氣動(dòng)機械手具有的需求。如果氣動(dòng)機械手包含氣缸的數量為四個(gè)，且執行任意動(dòng)作時(shí)，能夠對其進(jìn)行控制的部件包括單電控電磁閥一個(gè)、雙電控電磁閥三個(gè)，同時(shí)還設有指示燈一個(gè)。那么，在對該氣動(dòng)機械手所對應的PLC控制系統進(jìn)行設計時(shí)，設計人員就應當明確輸入點(diǎn)數量為七個(gè)，輸出點(diǎn)數量為八個(gè)，另外，在確定可編程控制器的型號時(shí)，設計人員應當以控制信號數量作為主要依據，文中應用的可編程控制器具體型號為FX2N—48MR。
正式開(kāi)始設計工作的第一步，應當是對PLC和氣動(dòng)機械手所對應I/O表進(jìn)行設計和制作，然后再根據制作完成的I/O表，完成系統軟件的設計工作。文中所討論設備提出的控制要求如下：氣動(dòng)機械手所處工位為1號工位，氣爪放松，并設置為“復位”。因此，設計人員在開(kāi)展設計工作的過(guò)程中，始終都應當保證氣缸伸出、氣爪放松。待氣動(dòng)機械手上電、復位之后，指示燈開(kāi)始閃爍。此時(shí)，如果有工件位于1號工位處，氣動(dòng)機械手則需要在第一時(shí)間啟動(dòng)，并進(jìn)入正式工作狀態(tài)，此時(shí)，氣壓降至手臂降位。正常情況下，在對工件進(jìn)行抓取時(shí)，都會(huì )設有與之相對應的傳感器，如果沒(méi)有設置傳感器，則需要對定時(shí)器進(jìn)行設置，只有這樣才能保證氣動(dòng)機械手在放置工件時(shí)，具備應有的穩定性。在對工件進(jìn)行裝配時(shí)，首先需要氣缸下壓，然后再抓取并抬起工件，接下來(lái)需要進(jìn)行的步驟是將氣缸向4號工位處進(jìn)行移動(dòng)，最后下壓并完成工件的放置即可。再完成上述步驟后，氣缸還需要進(jìn)行再一次的伸出和復位，至此，一個(gè)工作周期告一段落。在這個(gè)過(guò)程中，需要設計人員完成的工作還包括對PLC控制程序的功能圖進(jìn)行編制，并將其向梯形圖進(jìn)行轉化，只有這樣才能保證氣動(dòng)機械手在執行動(dòng)作的過(guò)程中，具備較高的自動(dòng)化水平以及有效性。
參考文獻：李秋芳.氣動(dòng)機械手PLC控制系統設計技術(shù)研究[J].數字技術(shù)與應用2017年11期
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