基于PLC的三自由度機械手控制系統設計與實(shí)現

機械手在最上面、最右邊，底盤(pán)轉至光接近開(kāi)關(guān)X3處且?jiàn)A緊裝置松開(kāi)時(shí)稱(chēng)系統處于原點(diǎn)狀態(tài)。X10為手動(dòng)控制按鈕，按下該按鈕后，可以進(jìn)行按鍵開(kāi)關(guān)X20～X27對應的手動(dòng)操作。X11～X15分別為自動(dòng)方式中的回原點(diǎn)、單步、單周期和連續工作方式按鈕，按下其中的某一個(gè)按鈕，再按起動(dòng)按鈕X0，該工作方式的動(dòng)作就會(huì )自動(dòng)執行。步進(jìn)電機只有在有脈沖信號(Y0)和方向信號(Y2或Y3)輸入時(shí)才會(huì )轉動(dòng)，Y6，Y7選擇將脈沖信號Y0送至哪個(gè)步進(jìn)電機。Y5控制送氣電磁閥，實(shí)現夾緊裝置的夾緊與松開(kāi)。Y10，Y11控制底盤(pán)直流電機的正反轉。
2．2 軟件設計
在選擇單步、單周期和連續工作方式前，系統應當處于原點(diǎn)狀態(tài)。如果不滿(mǎn)足這一條件，可以選擇回原點(diǎn)工作方式，該工作方式依次執行以下操作：向上運動(dòng)至上限位x1→向右運動(dòng)至右限位X2→順時(shí)針轉動(dòng)至光接近開(kāi)關(guān)X3→夾緊裝置松開(kāi)。
機械手自動(dòng)工作方式的順序功能圖如圖3所示。機械手手臂的運動(dòng)速度由輸入步進(jìn)電機的脈沖頻率控制，機械手下降及左行的距離由脈沖數控制，脈沖頻率和脈沖數可以根據工業(yè)現場(chǎng)的實(shí)際情況在程序中設定，具有可重復操作性。

本系統采用的是PLC梯形圖順序編程的方法。其中以PLSY脈沖輸出指令輸出脈沖，用MOV指令設定脈沖個(gè)數，指定脈沖輸出完后，指令執行完成標志M8029置1。由于PLSY指令只能使用一次，而系統中兩個(gè)步進(jìn)電機均需要脈沖輸入，設計中采用兩個(gè)外部繼電器解決了該問(wèn)題。將Y0輸出的脈沖同時(shí)接至兩個(gè)繼電器動(dòng)觸點(diǎn)，兩繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)分別與兩塊步進(jìn)電機驅動(dòng)器的脈沖輸入端相連，Y6，Y7接到兩繼電器的控制端，這樣就可以通過(guò)Y6，Y7來(lái)控制步進(jìn)電機的脈沖輸入。

3 系統的MCGS組態(tài)環(huán)境
MCGS是為工業(yè)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)監測領(lǐng)域服務(wù)的通用計算機系統軟件，具有功能完善，操作簡(jiǎn)便，可視性好，可維護性強的突出特點(diǎn)。圖4為三自由度機械手系統工作時(shí)的MCGS組態(tài)環(huán)境界面，它包括主界面、手動(dòng)工作方式界面和自動(dòng)工作方式界面。

4 結 語(yǔ)
經(jīng)調試，步進(jìn)電機的運轉無(wú)抖動(dòng)和失步現象發(fā)生，機械手系統處于良好的運行狀態(tài)。三自由度機械手系統實(shí)現的只是三個(gè)自由度方向上的運動(dòng)，根據工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要，可以對其進(jìn)一步改進(jìn)，在夾緊裝置肘部添加腕回轉控制裝置，就能使之成為四自由度機械手控制系統。在條件允許的情況下，也可以采用觸摸屏代替MCGS組態(tài)環(huán)境對機械手系統進(jìn)行控制，這樣占用空間小，人機交互界面直觀(guān)，操作更方便。