三菱PLC在機(jī)械手定位控制中的應(yīng)用

1、2011年第11期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION機(jī)械與電子科技信息三菱PLC在機(jī)械手定位控制中的應(yīng)用寇舒王進(jìn)滿彭海蘭（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院浙江嘉興314100）【摘要】本文以YL-335B型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝置為背景，以傳輸單元為例重點(diǎn)講述了PLC對(duì)機(jī)械手自由轉(zhuǎn)動(dòng)的控制，指出伺服電機(jī)在機(jī)械手定位中的應(yīng)用，大大提高了置位的準(zhǔn)確度，并用PLC對(duì)其進(jìn)行速度控制，增強(qiáng)了其應(yīng)用性。該設(shè)備使用效果良好，成本低，同時(shí)具備在三維空間內(nèi)大范圍作業(yè)的功能?！娟P(guān)鍵詞】自動(dòng)化生產(chǎn)線；PLC機(jī)械手；伺服電機(jī)【Abstract】ThecontextofYL-335Bautomatedproduc

2、tionline,thisarticleisintendedtothemanipulatorcontrolbyPLC,transmissionunitasanexample，putsforwardthattheservomotorimprovestheaccuracyofpositioningofmanipulator,aswellasspeedcontrolbyPLC,thisisworthusinginpractice.Itislowcost,effectandhasthefunctionofworkinginthethree-dimensionalspace.【Keywords】Auto

3、matedproductionline；PLC；Manipulator;ACservomotor0引言自動(dòng)化生產(chǎn)線是由自動(dòng)執(zhí)行裝置，經(jīng)各種檢測(cè)裝置，按生產(chǎn)工藝要求的程序，自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的流水線。其綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。機(jī)械手廣泛使用到自動(dòng)化生產(chǎn)線中的裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間的輸送和包裝等部分。1.1硬件組成FX1N系列PLC本文選擇的PLC類型為FX1N系列，因?yàn)樵撓盗惺且豢罟δ芎軓?qiáng)大的小型PLC。特別是所具有的定位和脈沖輸出功能，使得在不增加流程如圖1所示。通過(guò)分析得知在機(jī)械手工作過(guò)程中主要需要對(duì)其初態(tài)回原點(diǎn)復(fù)位和定位進(jìn)行控制。本文以初態(tài)回原點(diǎn)

4、復(fù)位為例說(shuō)明采用FX1N絕對(duì)位置控制指令對(duì)伺服電機(jī)定位進(jìn)行控制。FX1N絕對(duì)位置控制指令分別有原點(diǎn)回歸指令FNC156（ZRN）、相對(duì)位置控制FNC158(DRVI)、絕對(duì)位置控制FNC159(DRVA)。原點(diǎn)回歸指令主要用于上電時(shí)和初始運(yùn)行時(shí)，搜索和記錄原點(diǎn)位置信息。相對(duì)位置控制指令是指定當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的位移量（以帶符號(hào)的脈沖數(shù)表示），絕對(duì)位置控制指令是直接指定目標(biāo)位置對(duì)于原點(diǎn)的坐標(biāo)值（以帶符號(hào)的脈沖數(shù)表示）。初態(tài)回原點(diǎn)復(fù)位程序如圖3所示。其它運(yùn)動(dòng)控制模塊的情況下，可以直接對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。而且由于需要輸出驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的高速脈沖，PLC應(yīng)采用晶體管輸出型。同時(shí)要實(shí)現(xiàn)機(jī)械手三個(gè)自由度（包

5、括升降、伸縮、氣動(dòng)手指夾緊/松開和沿垂直軸旋轉(zhuǎn)的四維運(yùn)動(dòng)）的控制所需的I/O點(diǎn)較多?；谏鲜隹紤]，選用三菱FX1N-40MTPLC,共24個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)晶體管輸出。1.2伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器需要一起配合使用組成伺服系統(tǒng)。在YL-335B的輸送單元中，采用了松下MHMD022P1U永磁同步交流伺服電機(jī)及MADDT1207003全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)裝置作為運(yùn)輸機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制裝置。松下的伺服驅(qū)動(dòng)器有位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、位置/速度控制、位置/轉(zhuǎn)矩、速度/轉(zhuǎn)矩、全閉環(huán)控制這七種控制運(yùn)行方式。伺服系統(tǒng)用作定位控制時(shí)是一個(gè)三閉環(huán)控制系統(tǒng)，位置環(huán)作為外環(huán)，電流環(huán)和速度環(huán)是

6、兩個(gè)內(nèi)環(huán)，這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。在足夠高的開環(huán)增益下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差接近為零。值得注意的是伺服驅(qū)動(dòng)器投入使用之前必須對(duì)一些重要參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，才能達(dá)到控制的目的，可以通過(guò)調(diào)試軟件或者驅(qū)動(dòng)器上的面板進(jìn)行設(shè)置。1.3機(jī)械手裝置（1）傳感器本文介紹的裝置是通過(guò)安裝傳感器發(fā)送控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自由度的準(zhǔn)確控制，保證每個(gè)工序依次按要求正常工作。因此在本設(shè)備中的關(guān)鍵部位均裝有磁性開關(guān)作為控制信號(hào)輸入到PLC以便對(duì)機(jī)械手工作狀態(tài)進(jìn)行正確反應(yīng)及控制。（2）電磁閥針對(duì)機(jī)械手工作要求，機(jī)械手由氣爪、伸縮氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸和提升氣缸組成。其中氣爪和回轉(zhuǎn)氣缸由二位五通雙向電控閥控制，伸縮氣缸和提升氣缸由二位五通單向電控閥控制。圖1機(jī)械手工作流程圖3初態(tài)回原點(diǎn)復(fù)位程序3總結(jié)PLC交流伺服的位置控制系統(tǒng)控制靈活，響應(yīng)迅速，通過(guò)在YL-335B上的應(yīng)用表明，PLC交流伺服的位置控制系統(tǒng)定位精準(zhǔn)、重復(fù)精度高，工作可靠，適合應(yīng)用于工業(yè)中單調(diào)、頻繁的搬運(yùn)和抓取工作?？啤緟⒖嘉墨I(xiàn)】1三菱FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC系列編程手冊(cè)2松下伺服A4用戶手冊(cè)3張