本站原创摘 要：随着工业自动化的迅猛发展,工业机器人的一个重要分支,即机械手控制系统已在自动化企业中占有重要地位,故介绍一种基于PLC的机械手电气控制系统,详尽的论述它的硬件结构及软件实现方法.
关 键 词：机械手PLC变频器
中图分类号：TP241文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）04-0195-02
机械手：mechanicalhand,也被称为自动手,autohand能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置.在现代工业生产中,效率和安全越来越受到企业重视,尤其在流水作业中,由于常换工位或特定环境作业等诸多原因,各种机械手开始代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,并成为企业提高效率,保证安全生产的重要手段,广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门.目前,常见的工业机械手电气控制系统主要由电源,可编程控制器,变频器,电机,等组成.
1系统结构和功能介绍
1.1该系统技术性能
1.2系统结构
机械手系统主要由单杆气缸一只,双杆气缸一只,气动手爪一只,电感传感器一只,磁性开关五只,行程开关两只,步进电机一只,步进驱动器一只,单控电磁阀两只,双控电磁阀一只,主要完成将工件从上料台搬运到输送带上.
电气控制系统：交流电机正反转控制电路；交流电机调速控制电路；步进电机控制电路；传感器检测电路.
气动系统：
气动执行元件：单杆气缸、薄星气缸、气动手爪、导杆气缸、双导杆气缸、旋转气缸.
气缸：气缸的正确运动使物料到达相应的位置,只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动,气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位.
气动控制元件：电磁阀,用来控制气缸单向运动,实现气缸的伸出、缩回运动.单向电磁阀与双相电磁阀的区别在双向电磁阀初始位置是任意的,可以控制两个位置,而单向电磁阀初始位置是固定的,只能控制一个方向.
气动手爪：气动手爪夹紧由单向电磁阀控制,当电控气阀得电,手爪夹紧,当电控气阀断电后,手爪张开.
系统中,开关电源24V/6A一只,急停按钮一只,复位按钮黄、绿、红各一只,自锁按钮黄、绿、红各一只,转换开关两只,蜂鸣器一只,24V指示灯黄、绿、红各两只.PLC选择三菱FX2N-48MR（继电器输出）,内置数字量I/O（24路数字量输入、24路继电器输出）.变频器使用FR-E700,三相输入,功率：0.75KW,具备电流控制保护、跳闸（停止）保护、防止过电流失控保护、防止过电压失控保护等功能.
1.3工作过程
通常情况下,机械手在生产线上的任务是将工件从A处搬运到B处,主要动作为：
PLC送电后,首先控制装置返回初始位置：机械手的手爪上升到上限位,然后手臂缩回到缩回限位,然后向左旋转到左限位.
物料检测光电传感器检测到物料后,机械手手臂伸出,手爪下降抓物,然后手爪提升,到达上限位后手臂缩回,到达缩回限位后向右旋转到右限位,手臂伸出,到达伸出限位后手爪下降,到达下降限位将物料放下,然后回到原位.
如果机械手在手爪下降过程中,在5s内不能到达下限位,则手爪停止下降,然后上升到上限位停止运行,同时开始报警（红灯闪烁,同时蜂鸣器鸣叫）.等按下故障复位按钮后,停止报警,机械手继续刚才的工作过程.
急停：出现紧急状况时,按下急停按钮,装置立即停在当前状态（保持当前装置）,同时绿灯闪烁.等急停按钮复位后,绿灯常亮,装置继续运行.
发生突然断电的意外时,应保持各处在断电瞬间的状态.
恢复供电,绿灯按2次/秒的方式闪亮.机械手返回原位等待搬运物料.恢复供电10s后绿灯重新长亮.
3设计中发现的问题
如果机械手在搬运物料时,没有夹紧物料,在运送过程中脱落,需要报警,这个应该用什么思路做呢.
这个报警可以这样判断：机械手在传送带位置松开手爪,延时一段时间（比如1s）,然后判断传送带入料口的检测开关是否有信号,若没有信号,则报警.
如果在工作状态下转换,则设备在原来状态下继续运行,如果在一定时间内没转换,设备停止工作,同时报警,设备不能再启动,除非恢复转换开关,或者断电之后重新上电.
这种情况下,工作状态的判断不要直接用X点,而是转到M点,这样就可以在允许的情况下将X点的状态赋值给M点,不允许的情况下就不赋值.这样就可以通过判断X点和M点状态是否一致来判断是否进行了状态转换,判断出来后置位一个M点,作为报警的标志,进行相应的处理就可以了.