王宇
摘 要:隨著科學技術的飛速發(fā)展,機械手被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。在工廠生產(chǎn)的過程中,對自動化水平的要求也在不斷提高,比如車間的工作平臺上,離不開機械手。在這種大環(huán)境下,可編程控制器(PLC)的重要性便體現(xiàn)出來了,它在一定程度上展現(xiàn)了設備的自動化水平,間接表現(xiàn)一個國家的工業(yè)生產(chǎn)自動化程度。
關鍵詞:PLC;機械手;自動化生產(chǎn);編程
中圖分類號:TP241.2 文獻標識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.134
近年來,機械手是自動控制領域中的一項重要發(fā)明,它已經(jīng)成為了現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)中重要組成部分。傳統(tǒng)的機械手控制只是借助中間繼電器和時間繼電器工作,但是,這樣做大大降低了機械手工作的可靠性,存在很多的弊端,而且也為日后的維修工作帶來了很大的不便。然而,PLC恰恰避免了這些問題,將兩者完美結合在一起,能夠進一步提高機械手的應用和普及程度。在國外,可編程控制器已被應用到各行各業(yè)中,隨著其發(fā)展速度的加快,也被廣泛應用于我國相關的工業(yè)生產(chǎn)中。
1 PLC
1.1 PLC的原理
PLC全稱為可編程控制器,它是由CPU和存儲器組成的。CPU不斷采集輸入信號,并使用一些可編程的存儲器,用來編寫其內(nèi)部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算控制、順序控制、定時控制、計數(shù)控制和算術操作控制等方面的指令,并利用數(shù)字或模擬式輸入/輸出數(shù)據(jù)執(zhí)行用戶程序,以控制各式各樣的機械或相關生產(chǎn)過程。PLC使用的是220 V交流電源或24 V直流電源。
1.2 PLC的優(yōu)點
1.2.1 簡單易學,編程方便
對于不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人,PLC是十分方便的。它采用的是梯形圖語言,梯形圖的圖形符號、表達方式與電氣原理圖中的繼電器電路相似,只需要用少量的邏輯控制指令就能完成繼電器電路。
1.2.2 性價比高,功能齊全
PLC能用成百上千個功能指令實現(xiàn)普通中間繼電器和時間繼電器的功能,其可以實現(xiàn)計數(shù)、計時和存儲記憶的功能。這樣,就能夠有效減少電氣系統(tǒng)設計的投入,減少工程技術人員的工作量。
1.2.3 系統(tǒng)構成靈活方便,使用擴展容易
PLC最大的優(yōu)點就是使用開關量控制,不僅能夠實現(xiàn)連續(xù)性的回路控制,還能與上位機結合成比較復雜的控制系統(tǒng),從而進一步提高生產(chǎn)的自動化水平。
1.2.4 安全可靠,抗干擾能力強
傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)控制是硬性連接,將中間件繼電器或時間繼電器連接在一起;而PLC采用的是軟性連接,執(zhí)行用戶編寫的指令,以完成相關動作,使設備操作更加方便,甚至能快速改變設備的運行結構。
1.2.5 使用方便,體積小,能耗低
PLC體積小、重量輕,方便安裝,而且還具備自我診斷能力,能檢查自身的故障并顯示出來,使維修人員快速找到故障并維修。PLC電能消耗很小,符合節(jié)能減排的宗旨,所以,這也為其廣泛使用增加了一個優(yōu)勢。
綜上所述,PLC具有繼電器所不具備的優(yōu)越性,彌補了繼電器的缺陷,為機械手完成更加精準和復雜的動作提供堅實的基礎。
2 機械手
機械手就是模仿人的手臂完成某些指令動作,以此實現(xiàn)工件的抓取、搬運工作或借用工具完成某些操作。從一定程度上說,機械手就是一個簡易的工業(yè)機器人。使用它不僅能實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中的自動化,還能減少對工人的傷害。在工業(yè)生產(chǎn)中,機械手具有突出的優(yōu)勢。比如,它可以代替工人完成繁重的工作,有效提高生產(chǎn)效率;還可以按照用戶的設置完成某些動作,不僅精準度高,而且速度快、誤差小。在一些危險行業(yè)中,使用機械手可以有效降低或避免工人發(fā)生事故的概率,保障工作人員的人身安全,從而間接降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。
3 PLC控制機械手的應用
3.1 設計時需要考慮的問題
在設計PLC機械手時需要考慮以下問題:①機械手要有足夠的夾緊力,以保證工件不會發(fā)生松動或脫落的情況;②機械手要有一定的張開、閉合角度,這樣才能保障工件順利進入或松開;③工件定位要準確,要根據(jù)具體的工件設計機械手的形狀;④機械手要擁有很好的強度和剛度。
3.2 PLC機械手編程
PLC工作控制流程是:啟動條件滿足開啟設備—運用檢測開關元件檢測工件的具體位置—機械手開始用伸展手臂抓取工件—抓取后,機械手執(zhí)行抓舉上升動作—機械手抓取工件后,手臂向左或向右移動—機械手將抓取的工件放到指定位置—放下工件—恢復到初始位置,等待下一個循環(huán)開始。
根據(jù)設計的工作控制流程考慮PLC的選型和電器元件的選型,以及PLC的功能和輸入、輸出點的個數(shù);根據(jù)輸入、輸出點設計PLC程序。一般情況下,機械手在工業(yè)自動化使用的過程中,其控制系統(tǒng)存在13個輸入信號和8個輸出信號。輸入信號分別是手動—自動選擇旋鈕輸入信號,2個輸入信號是啟動和停止按鈕,4個輸入檢測信號,以檢測機械手縱橫臂正負X軸和正負Y軸,1個用于檢測工件位置的信號,還有1個輸入信號是抓緊貨物時的壓力繼電器,最后4個輸入信號點是轉盤的旋轉運動;輸出信號分別是5個輸出點控制液壓缸動作,3個輸出信號控制電機運行。
3.3 機械手應用PLC的優(yōu)點
在設計機械手的過程中,利用PLC可以提高控制系統(tǒng)的可靠性,同時,機械手的體積更小,能有效擴大機械手的使用范圍和環(huán)境,增加使用機械手的機會。另外,還能使機械手運行的更加精準,工作效率更高。將機械手與PLC結合起來,不僅能提高其自動化程度,還能大大發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢。
4 結束語
隨著可編程控制器的不斷發(fā)展和完善,PLC控制被廣泛應用于工業(yè)自動化過程中,充分發(fā)揮了其自動化作用。在PLC不斷進步的同時,機械手自身也在不斷改進和完善,其動作更加精準,工作效率更高。在此過程中,相關技術設計者也充分認識到了PLC所起的巨大作用,從而將其充分展現(xiàn)在了機械手的設計過程中。
參考文獻
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〔編輯:白潔〕