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PLC控制桁架机械手在自动化生产线中的应用研究

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：刘锋

[导读] 摘要：桁架机械手是一种建立在直角X，Y，Z 三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备。

        通用技术大连机床集团有限责任公司技术中心辽宁大连 116620
        摘要：桁架机械手是一种建立在直角X，Y，Z 三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备。桁架机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。可以代替人进行重复劳动，而且提高了工作效率，也可以在危险的环境下进行工作，大大的提高了工业生产的安全性。本文主要介绍了利用PLC控制实现桁架机械手的设计，并应用于自动化生产线中。
        关键词：PLC；桁架机械手；自动化生产线
        Study on application of PLC control truss manipulator in automatic production line
        Abstract: the truss manipulator is a kind of automatic industrial equipment which is established on the basis of the rectangular X, Y and Z coordinate system to adjust the working position of the workpiece, or to realize the trajectory movement of the workpiece and other functions. The truss manipulator is a kind of control object often encountered in the field of industrial automation. Can replace people to carry out repeated labor, and improve work efficiency, but also can work in a dangerous environment, greatly improve the safety of industrial production. This paper mainly introduces the design of truss manipulator controlled by PLC and applied in automatic production line.
        Keywords: PLC; Truss manipulator; Automatic production line
        1.PLC的基本概述
        PLC最简单的说法就是指可编程逻辑控制器。可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。目前PLC在工业设备中已经得到了广泛的应用，有着很多的优点，如：有很强的抗干扰能力，较强的可靠性，控制结构比较简单，编程设计不复杂，后期维护较为简单，且可实现很多功能。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
        2.桁架机械手的基本概述
        桁架机械手其控制核心是通过工业控制器（如：PLC，运动控制，单片机等）实现。

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通过控制器对各种输入（各种传感器，按钮等）信号的分析处理，做出一定的逻辑判断后，对各个输出元件（继电器，电机驱动器，指示灯等）下达执行命令，完成X，Y，Z三轴之间的联合运动，以此实现一整套的全自动作业流程。
        桁架机械手的作用就是起到运输的作用，它是使工件在上下料的轨道与机床内之间移动，将加工后的零件从机床上拿出，再将要加工的零件从轨道上拿起放到机床上。
        桁架机械手控制系统在自动线中的应用一般作为总线，总线操纵台上会设立各单机切除旋钮，配备一个总线人机界面，显示桁架机械手、辅助装置及各单机状态。也有在单机上设定“接入/切除”生产线旋钮的，单机切除时，桁架机械手不进入单机。桁架机械手和各个单机一般用点对点通讯或者PROFIBUS通讯来对桁架机械手和单机间进行交互动作。
        3.PLC控制的桁架机械手在自动线中的应用
        DK125是一台桁架机械手在自动加工生产线当中的应用。此生产线有两个桁架机械手Z1，Z2，自动线当中由三台单机C1,C2,C3,一台加工中心C4，以及上下料滚道组成。在调试此自动线的开始，一定要确定桁架机械手的抱闸，急停信号好用，以避免发生危险事故。此自动线操作方式分为联机自动运行和单机自动运行两种方式。在联机方式下，机床运行固定程序，不可更改，可实现机床的自动加工循环及空循环等。在单机自动运行方式下，可实现机床各个动作的单独调整运行，也可以运用任意程序。桁架机械手在准备工作前，一定要确定好所有单机已经准备完毕可以进行上下料的操作，且各个单机的防护门都已调试完毕。
        在所有单机全部铺满料情况下。工作顺序，1.桁架机械手判断上料位有料，Z1手无料，C1有料，Z1上料位抓料。2.Z2无料，Z1有料，C1有料，Z2去C1抓料，然后Z1把上料位料送入C1进行自动加工。3.Z1无料，Z2有料，C2有料，Z1去C2抓料，然后Z2把C1料送入C2进行自动加工。4.Z1有料，Z2无料，C3有料，Z2去C3抓料，然后Z1把C2料送入C3进行自动加工。5.Z1无料，Z2有料，C4有料，Z1去C4抓料，然后Z2把C3料送入C4进行自动加工。6.Z1有料，Z2无料，下料位无料，Z1把C4料送入下料位。一个小循环完毕。这是一节简单的，桁架机械手在生产线当中的小流程。在桁架机械手的工作运行中，软硬件的设计是非常关键的因素，一般在PLC控制的桁架机械手的硬件设计上，要特别注意做好输入，输出点地址的分配以及PLC外围接线的方法。而在软件设计上一定要重中之重，一定要考虑好工作流程，互锁条件的设计。以发那科PLC系统为例，一定要注意好G130的互锁设计，我们秉承着宁肯桁架机械手动不了，也不能让它随便动的准则。编程方面呢，我们要注意流畅性与可靠性，杜绝一切危险的可能。
        4.结语
        本文对基于PLC控制的桁架机械手在自动化生产线的应用进行了简单的介绍。桁架机械手是一种先进的机器设备，其可以代替人手进行搬运等操作，也可以在危险的环境下作业，不但提高了工作的效率，也保证了工作人员的人生安全，但是凡事无绝对，桁架机械手一旦出现危险也是致命的，所以，我们一定要努力提高设计极其制造的水平，相关的技术人员一定要不断的完善设备，定期的保养维护设备，增强桁架机械手的功能以及性能，钢夹机械手是未来发展的必然趋势，对提高工业企业的经济效益有着促进的作用。
        参考文献
        [1]郭艳萍，张超英.基于PLC的工业机械手控制系统［J］.仪表技术与传感器，2007
        [2]Fanuc 31iB功能手册
        [3]百度百科