氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 本文關(guān)鍵詞：機(jī)械手，控制系統(tǒng)，分析，設(shè)計(jì)

氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 本文簡介：摘要：現(xiàn)代工業(yè)越來越講究節(jié)約成本、環(huán)保生產(chǎn)，往復(fù)移動(dòng)式氣動(dòng)機(jī)械手具有簡潔的構(gòu)造、優(yōu)良的性能、低廉的成本和環(huán)保特性等優(yōu)點(diǎn)，它的精確位置控制被生產(chǎn)企業(yè)大量應(yīng)用在自動(dòng)生產(chǎn)上。這種氣動(dòng)機(jī)械手是經(jīng)過一系列的精確數(shù)據(jù)計(jì)算和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，在模塊化的條件下誕生的。本文從想法的提出，到思路的構(gòu)建，再到計(jì)算設(shè)計(jì)，直到最

氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 本文內(nèi)容：

摘要：現(xiàn)代工業(yè)越來越講究節(jié)約成本、環(huán)保生產(chǎn)，往復(fù)移動(dòng)式氣動(dòng)機(jī)械手具有簡潔的構(gòu)造、優(yōu)良的性能、低廉的成本和環(huán)保特性等優(yōu)點(diǎn)，它的精確位置控制被生產(chǎn)企業(yè)大量應(yīng)用在自動(dòng)生產(chǎn)上。這種氣動(dòng)機(jī)械手是經(jīng)過一系列的精確數(shù)據(jù)計(jì)算和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，在模塊化的條件下誕生的。本文從想法的提出，到思路的構(gòu)建，再到計(jì)算設(shè)計(jì)，直到最終的模擬試運(yùn)行。在設(shè)計(jì)中考慮到機(jī)械手的可行性和實(shí)用性，選擇三菱PLC控制系統(tǒng)作為控制機(jī)械手的氣動(dòng)部件和裝置中心。PLC控制設(shè)計(jì)，先對PLC內(nèi)部構(gòu)造分析，再到設(shè)計(jì)外部接線的連接，最后通過手動(dòng)和自動(dòng)操作完成程序設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)機(jī)械手；PLC；精確位置

機(jī)械手是一臺復(fù)雜、高技術(shù)含量的機(jī)械設(shè)備。該系統(tǒng)底座為工業(yè)型材構(gòu)架，核心小部件使用選好的端口；各機(jī)械模塊可單獨(dú)控制，接口開放，可以多級開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)式移動(dòng)并且能夠及時(shí)到達(dá)用戶預(yù)定的點(diǎn)位。通過程序控制機(jī)械手能夠快速、精確地進(jìn)行位置定位，并滿足承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)自由靈活等性能要求。

1往復(fù)移動(dòng)式氣動(dòng)機(jī)械手的氣動(dòng)回路及PLC控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)如下：

1.1氣動(dòng)回路

氣動(dòng)回路大體是由多種類控制閥、執(zhí)行氣缸和供氣源等組成。(1)氣源：就是保證由氣壓作為傳動(dòng)的系統(tǒng)擁有動(dòng)力源，氣動(dòng)系統(tǒng)氣源由高壓空氣泵站壓縮供應(yīng)，但是由于在輸入之前已經(jīng)經(jīng)過了減壓、降溫、潔凈等一系列的處理，輸入的壓力穩(wěn)定值在0.25MPa，并且為了讓壓縮空氣不影響各個(gè)氣缸腔，氣源會通過過濾減壓閥進(jìn)行一次過濾和減壓，經(jīng)過這次處理后壓縮空氣才能通過控制閥進(jìn)入到各個(gè)氣缸腔。(2)換向閥：在氣動(dòng)控制過程有著不可或缺的作用，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向可以由換向閥控制管道中的氣流開斷以及改變氣流的方向來實(shí)現(xiàn)控制。與氣動(dòng)換向閥不同的是，電磁換向閥的換向是由通電電磁力改變閥芯的移動(dòng)變化實(shí)現(xiàn)。而電磁換向閥可以與PLC實(shí)現(xiàn)信息交互和電氣聯(lián)合。(3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其相關(guān)氣動(dòng)部件：機(jī)械手系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括三個(gè)氣缸，即X軸無桿氣缸、Y軸無桿氣缸和Z軸雙作用氣缸，以及真空發(fā)生器和真空吸盤等部件。在控制回路方面，各氣缸回路與真空吸盤回路共同組成了機(jī)械手的氣動(dòng)控制回路�？刂崎y采用集成安裝，其閥板取自SMC公司。這種安裝方式PLC集中控制7個(gè)電磁閥，其系統(tǒng)更穩(wěn)定，易安裝，節(jié)約空間。配備有減壓閥、消音器和管接頭等設(shè)備，確保機(jī)械手的運(yùn)行。氣動(dòng)回路原理圖如圖1機(jī)械手氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。通過一系列連貫的動(dòng)作，機(jī)械手完成一次抓放件的指令，在返回到初始狀態(tài)后，它又準(zhǔn)備下一個(gè)指令動(dòng)作。

1.2PLC控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

1.2.1PLC系統(tǒng)組成及其選型PLC發(fā)展迅猛，各個(gè)廠家核心上的功能和編程系統(tǒng)有很多關(guān)聯(lián)。PLC系統(tǒng)主要由七個(gè)部分組成，分別是中央處理單元CPU、輸入輸出接口、存儲器、電源、I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口和編程器。PLC硬件的基本結(jié)構(gòu)如圖2。三菱、SIEMENS和歐姆龍是目前PLC中使用廣泛、功能全面、性能較好的品牌。氣動(dòng)機(jī)械手在選擇PLC控制系統(tǒng)時(shí)，一方面要充分考慮PLC系統(tǒng)的性價(jià)比和市場應(yīng)用度，同時(shí)也要考慮系統(tǒng)的工藝要求、被控制對象的I/O點(diǎn)數(shù)以及PLC擴(kuò)展項(xiàng)，另外還要注意PLC系統(tǒng)的掃描速度和自我診斷等方面的能力。1.2.2控制系統(tǒng)構(gòu)成圖控制系統(tǒng)構(gòu)成圖分為兩部分，一是控制面板的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)為選擇按鈕控制其運(yùn)動(dòng)方式及操作方式，如圖3所示控制面板的設(shè)計(jì)；二是機(jī)械手節(jié)制要領(lǐng)的細(xì)化布局如圖4節(jié)制要領(lǐng)分解圖。1.2.3控制系統(tǒng)的硬件接線圖PLC硬件設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)隨氣動(dòng)機(jī)械手運(yùn)行的PLC設(shè)備。它的核心是可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行。PLC硬件能實(shí)時(shí)收集狀態(tài)數(shù)據(jù)以及傳輸相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并控制程序中數(shù)據(jù)的處理，通過串口通信將收集的狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控界面，CPU發(fā)出指令來控制調(diào)節(jié)動(dòng)作。硬件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常重要的組成部分，在PLC控制系統(tǒng)下協(xié)調(diào)各部件和保證穩(wěn)定可靠運(yùn)行。綜合分析機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程和開關(guān)量的控制，再根據(jù)PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分配I/O端口地址，設(shè)計(jì)好PLC輸入輸出電路。PLC的硬件接線圖如圖5。

2結(jié)論

在機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，通過分解為執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)，按照手指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)手臂的升降、伸縮、回轉(zhuǎn)等功能要求，再確定手指等部件的型號和工作范圍，高效完成高負(fù)荷、高難度的生產(chǎn)任務(wù)。

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作者：馮蕾 單位：湖北工程職業(yè)學(xué)院