机械手是一种模仿人手动作,并按设定程序、轨迹和要求代替人手抓、吸、搬运工件或工具进行操作的自动化装置。本系统的机械手部分由底盘、立杆、手臂、手组成。机械手移动到传送带B工件处夹紧工件,然后将工件移动到指定位置传送带A,接着放下工件,最后机械手回到初始位置(机械手的立杆最高,手臂最短,手最松)。其中底盘由一个直流电机驱动,该电机的正/反旋转控制底盘的顺时针/逆时针旋转;立杆由一个步进电机驱动,通过改变CP脉冲的频率来改变步进电机的速度,从而改变立杆的上升/下降的速度;手臂由另一个步进电机驱动,通过改变CP脉冲的频率来改变步进电机的速度,从而改变手臂的伸/缩速度;手由一个直流电机控制,该电机的顺时针/逆时针旋转控制手的抓紧/放松。
机械手的操作方式可分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为单步、单周期和连续操作方式。
(1)手动:用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制,如:当选择上/下运动时,按下起动按钮,机械手上升,按下停止按钮,机械手下降;当选择左/右运动时,按下起动按钮,机械手左移,按下停止按钮,机械手右移;当选择夹紧/放松按钮时,按下起动按钮,机械手夹紧,按下停止按钮,机械手放松,该方式用于机械手系统的“回原位”操作本系统中,可用手动方式用于机械手的初始状态定位,用操作面板上的按钮(SB5,SB6,SB7,SB8,SB9,SB10)来点动执行相应的各动作;
(2)单步:每按一次起动按钮SB3,机械手完成一步动作后,自动停止;
(3)单周期操作:机械手从原点开始,按一下起动按钮SB3,机械手自动完成一个周期的动作后,返回原位(如果在动作过程中,按下停止按钮SB4,机械手停在该工序上,再按下起动按钮SB3,则又从该工序继续工作,最后停在原位),本系统采用单周期方式进行机械手的工艺过程(机械手移动到传送带B——夹紧工件——将工件移动到指定位置传送带A——放下工件——机械手回到初始位置);
(4)连续操作:机械手从原点开始,按一下起动按钮SB3,机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环,在工作中,若按一下停止按钮SB4,则机械手将继续完成一个周期的动作后,回到原点自动停止。
机械手移动到传送带B工件处——夹紧工件——将工件移动到指定位置传送带A——放下工件——机械手回到初始位置五个过程完成,机械手通过PLC来控制,可实现这五个过程全自动依次运行:
(A)机械手移动到工件B处:机械手分别通过步进电机及直流电机来控制,使得机械手移到工件(传送带B)处,移动的最大位置通过相应的限位开关来控制;
(B)工件移动到指定位置:机械手分别通过步进电机及直流电机来控制,使得机械手移到工件(传送带A)处,移动的最大位置通过相应的限位开关来控制;
(C) 夹放工件:通过夹紧/放下直流电机的正转来控制,夹紧工件通过定时器来控制,即凭经验设定一个时间(本系统设为5S),在这个时间内机械手能完全夹紧工件;
(D)放下工件:通过夹紧/放下直流电机的反转来控制,通过松限开关来控制;
(E)机械手回到初始位置:机械手分别通过步进电机及直流电机来控制,使得机械手移到初始位置处,移动的最大位置通过相应的限位开关来控制。
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的控制微电机,其位移量严格正比于输入脉冲数,平均转速正比于输入脉冲的频率,同时,在其工作频率内,可以从一种运动状态稳定转换到一种运动状态。它是一种性能很良好的数字化执行元件,在数控系统的点、位控制中,可利用步进电机作为驱动电机,在开环控制中,步进电机由一定频率的脉冲控制,由PLC直接产生脉冲来控制步进电机,可以有效地简化系统的硬件电路,进一步提高可靠性,由于PLC是以循环扫描方式工作,其扫描周期一般在几毫秒至几十毫秒之间,因此受到PLC工作方式的限制以及扫描周期的影响,步进电机不能在高频下工作,而应该在低频下工作,脉冲信号频率选为十至几十赫兹左右。
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的控制微电机,其位移量严格正比于输入脉冲数,平均转速正比于输入脉冲的频率,同时,在其工作频率内,可以从一种运动状态稳定转换到一种运动状态。它是一种性能很良好的数字化执行元件,在数控系统的点、位控制中,可利用步进电机作为驱动电机,在开环控制中,步进电机由一定频率的脉冲控制,由PLC直接产生脉冲来控制步进电机,可以有效地简化系统的硬件电路,进一步提高可靠性,由于PLC是以循环扫描方式工作,其扫描周期一般在几毫秒至几十毫秒之间,因此受到PLC工作方式的限制以及扫描周期的影响,步进电机不能在高频下工作,而应该在低频下工作,脉冲信号频率选为十至几十赫兹左右。
1. 硬件调试
首先在PLC处于编程状态下,检测各种按钮、开关、传感器,以确认这些信号能够正确地连接到了输入端口,确认运动机构均可以正常运动,不会产生碰撞、卡死、打滑等现象。
2. 软件调试
在运动控制系统中,因为涉及到运动控制的内容,所以在编程时,建议将可运动部件的运动速度不要设定得太高。在调试软件时,要充分利用特殊内部继电器和特殊数据寄存器,以及各种指令。例如R9010,R9011,CNDE指令,END指令等。调试程序是可以充分利用这些指令及继电器,使程序执行一段后停止,观察上一段程序的执行结果,这样做近似于计算机中的断点调试方法。在系统中有很多种功能,要本着先单一,后多种,先简单,后复杂的顺序来调试程序。