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plc控制论文基于PLC的机械手控制

设计

导读：本文plc控制论文基于PLC的机械手控制设计，仅供参

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基于PLC的机械手控制设计

随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效

率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发

展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动

机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维

修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在

工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、XY

轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机

械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，

使零件搬运、货物运输更快捷、便利。

一四轴联动简易机械手的结构及动作过程

机械手结构如下图1所示，有气控机械手（1）、XY轴丝杠组（2）、

转盘机构（3）、旋转基座（4）等组成。

图1机械手结构图

其运动控制方式为：（1）由伺服电机驱动可旋转角度为360的

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气控机械手（有光电传感器确定起始0点）；（2）由步进电机驱动丝

杠组件使机械手沿X、Y轴移动（有x、y轴限位开关）；（3）可回

旋360的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转（其电气拖动部

分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成）；（4）旋转基座

主要支撑以上3部分；（5）气控机械手的张合由气压控制（充气时

机械手抓紧，放气时机械手松开）。

其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机

控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺

服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械

手夹住货物。

步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；

转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再

次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物；系

统回位准备下一次动作。

二控制器件选型

为达到精确控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如

下：

1.步进电机及其驱动器

机械手纵轴（Y轴）和横轴（X轴）选用的是北京四通电机技术

有限公司的42BYG250C型两相混合式步进电机，步距角为0.9/1.8，

电流1.5A。M1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩；M2是纵轴

电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是

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SH-20403型，该驱动器采用10～40V直流供电，H桥双极恒相电

流驱动，最大3A的8种输出电流可选，最大64细分的7种细分模

式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，

半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。

驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，

用户可根据各自情况在10～40VDC之间选择。一般来说较高的额

定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和

温升。本驱动器最大输出电流值为3A/相（峰值），通过驱动器面板

上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输

出电流，从0.9A到3A以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整

步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种

运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组

合出不同的状态。

2.伺服电机及其驱动器

机械手的旋转动作采用松下伺服电机A系列小惯