3.1 PLC选型与I/O接口分配
PLC 是气动安装机械手的核心控制器。根据控制要求分析,PLC 的输入信号有:起停控制信号3 个,位置检测信号6 个,联络信号2 个,共11 个开关量输入信号;输出信号有:电磁阀控制信号6 个,与前站的联络信号各1 个,共7 个开关量输出信号。输入输出信号的具体作用和地址分配如表1 所示。继电器和电磁阀的线圈均为DC24V。选用三菱FX2N-48MR 型PLC,24 点直流输入,24 点继电器型输出,并向外提供24V 直流电源,完全可以满足控制要求。
气动安装机械手接受的通讯信号有两个:一个是大工件1 放好在安装平台上,安装机械手接受到的安装请求信号4C5A;一个是安装好的工件从安装平台被取走后,安装机械手接受到的搬取结束信号4C5B,用于实现安装机械手复位。气动安装机械手的通讯输出信号通过中间继电器来实现隔离。继电器K1 用来传送气动安装机械手安装完毕、允许其他机械搬取工件的信号。
3.2 PLC控制程序
1)控制功能要求气动安装机械手控制系统分为单站控制、联络控制和停止控制三种控制功能。单站控制。初始时吸盘下有工件2,推料气缸、翻转气缸处于收回状态,平移动气缸可以在左或右位置。按下单站起动按钮SB1,安装模块完成依次完成如下动作:吸盘吸料→翻转气缸向前翻转→工件2 被搬运到安装工作台→吸盘放料→延时→机械手向后翻转。工件2 被吸取走后,上料模块主要完成以下动作:推料和更换料仓。推料完毕后,吸盘机械手才能向后翻转,回到原位。如果没有停止信号,气动安装机械手按照以上过程循环进行。此时,要注意安装工作台的工件要及时取走,否则容易损坏机械。联络控制。当工件1 被放置在安装工作台且安装搬运机械手离开后,气动安装机械手位于初始状态时,按下联络按钮SB2,气动安装机械手按照单站控制方式下的要求,完成一次工件2 的上料和安装任务。如果没有停止信号,气动安装机械手在下一个工件1 放置好后,自动进入下一工作周期。
停止控制。任何时候按下停止按钮SB3,控制系统在完成当前工作周期后停止工作。
2)工艺流程
按照上述控制要求,绘制气动安装机械手的工艺流程如图3 所示。气动安装机械手的控制流程比较复杂。起动系统,进入安装等待步;单站方式或联络方式下有安装请求信号来后,吸料,吸料机械手向前翻转。放料控制和上料控制分支流程同时进行。上料控制分支流程又有左料仓上料和右料仓上料两种选择。上料完毕,吸料机械手向后翻转,此时气动安装机械手的机械返回到了原点。
为了能使程序流程不出错,必须使程序的步进状态也要正确地返回原点。在S27 步,发送安装完毕信号后,用第4 站的联络信号——搬取结束信号4C5B 作为程序步进状态返回原点的转换条件。
PLC 的程序用步进指令编程实现,控制程序分为:安装等待、吸料、机械手前翻、安装、安装结束等待、推料、料仓判断、料仓左移或右移、上料结束等待、机械手后翻、发送联络信号及复位等待,加上初始步共13 步动作。单站控制方式和联络控制方式的程序共用。在安装等待步,如果是单站工作方式,则延时后进入下一步,如果是联络工作方式,则等待安装请求信号,信号有效时,才进入下一步。为了避免两种控制方式冲突,在步进控制程序外的控制方式选择程序中,需设置两种控制方式的互锁。
4 结束语
气动安装机械手是较复杂的一个控制系统,主要体现在它的机械动作复杂,电气控制联锁关系较多。采用PLC 对气动安装机械手进行自动控制,既解决了本系统上料模块和安装模块、推料气缸和平移气缸之间的互锁关系,也解决了本系统与其他机械单元之间的协同作业,很好地实现了气动安装机械手的上料、吸料、安装和联络等功能。控制系统经过运行调试,设备动作顺畅、性能稳定、可靠性高。
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