CN106553204A - 一种基于plc和触摸屏的气动机械手控制系统 - Google Patents

Abstract

一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，配置了2只普通气缸、1只3位摆台和1只气动手爪，采用主站加从站的分布式控制模式。该系统稳定可靠、使用方便、成本低，具有可编程、二次设计等开放式功能特点，可满足培养综合性和创新型、复合型工程技术人员的要求，具有很好的应用推广价值。

Description

一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，特别是一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统。

背景技术

随着制造业自动化需求的日趋增加，机械手在工业生产中得到越来越广泛的应用，这大大减轻了劳动者的劳动强度，提高了劳动生产率。近20年来，气动技术得到迅速的发展。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展；现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高，气动技术的发展使其在工业生产中的应用进一步扩大。随着气动技术的发展，气动机械手也得到迅速广泛的应用，它因具有结构简单、重量轻、动作迅速、工作可靠、节能和环保等优点而被广泛应用。气动机械手是由机械、气动、电气、PLC和触摸屏等元件构成的工业自动化系统，是机械传动技术的一种重要形式，是控制与机械的重要结合点，广泛应用在生产线和各种自动化设备中。控制系统作为机械手的重要组成部分，其性能的好坏直接关系到机械手能否达到预期的设计要求，因此，探索机械手控制系统的设计方法具有重要的应用价值。

发明内容

本发明提出了一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，系统稳定可靠、使用方便、成本低，具有可编程、二次设计等开放式功能特点，对提高学生的工程素质、创新能力及综合实践能力有显著效果,可满足培养综合性和创新型、复合型工程技术人员的要求，具有很好的应用推广价值。

本发明所采用的技术方案是：

所述机械手控制系统配置了2只普通气缸、1只3位摆台和1只气动手爪。2只普通气缸均为单作用气缸，1只用于机械手的上升与下降，另外1只用于机械手的伸出和缩回，3位摆台用于实现机械手顺时针以及逆时针旋转运动，气动手爪用于工件的夹紧与松开。

所述整个流水线系统采用主站加从站的分布式控制模式，主站负责从站之间的数据通信，从站负责控制各自的控制单元，在每个从站上配置了触摸屏，实现对控制单元的控制和工作状态的实时显示。在监控中心配置了上位机，在上位机上基于WinCC开发了整个流水线的监控系统。

所述机械手单元的控制系统采用从站PLC加触摸屏的模式，从站PLC主要负责系统控制逻辑关系的实现，触摸屏主要用于人机交互。整个控制系统由PLC、触摸屏、压力变送器、磁性开关、电磁阀、指示灯、报警蜂鸣器等元器件组成。

所述控制系统的触摸屏采用多功能面板MP277，配置Windows CEV3.0操作系统，用Wincc nexible组态，适用于高标准的复杂机器的可视化，可以使用256色矢量图形显示功能、图形库和动画功能，拥有RS_232、RS422/485、USB和RJ45接口，可以方便地与计算机、PLC进行通信，交换数据。该触摸屏可以承受剧烈振动或多尘等恶劣工业环境。

所述控制系统的PLC选用CPU 314C-2 DP，是一个用于分布式结构的紧凑型PLC，其内置数字量和模拟量L/0可以连接到过程信号，PROFIBus DP主站/从站接口可以连接到单独的I/O单元。该PLC具有丰富的指令集和强大的通信功能，被广泛应用在工业自动化控制领域。整个控制系统的输入信号有压力变送器的气体压力的模拟量信号、按钮和气缸的磁性开关的开关量信号以及测试单元的对零件测试结果信号。压力变送器产生的模拟量信号用以判断气体的压力是否满足要求；按钮的开关量信号用以反映操作者对气动机械手的动作指令，气缸的磁性开关的开关量反映气缸杆的位置。系统的输出信号有电磁阀信号、运行指示灯和报警蜂鸣器信号。电磁阀信号用以驱动气缸的动作与否，运转指示灯显示系统的运行状况，当系统出现误操作，系统气体压力过高或过低，不能满足系统要求时，报警蜂鸣器将会呜叫报警，确保系统的运行安全。

所述机械手控制系统采用了10英寸的多功能面板MP277，并用组态软件winCC nexible开发了触摸屏的监控系统。整个监控系统包括4个功能模块，即单步模式、连续模式、故障报警和用户管理功能模块。单步模式实现对机械手单步运行控制，完成一次搬运任务共有8个单步动作，即伸缩气缸伸出、气动手爪夹紧工件、升降气缸上升、3位摆台的左旋或右旋摆动、升降气缸下降、气缸自左向右旋转、气动手爪松开工件、伸缩气缸缩回和3位摆台的右旋或左旋摆动。

本发明的有益效果是：①单步运行，即机械手每次只完成一步动作；②连续运行，即机械手连续完成多步动作，完成一次工件的搬运任务；③具备用户权限设置，限制未授权人员对机械手的操作，减少误操作事件的发生概率；④故障报警，当系统出现故障或发生误操作时，给用户及时的报警信息，提醒用户。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的气动系统原理图。

图2是本发明的控制系统组成图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，机械手控制系统配置了2只普通气缸、1只3位摆台和1只气动手爪。2只普通气缸均为单作用气缸，1只用于机械手的上升与下降，另外1只用于机械手的伸出和缩回，3位摆台用于实现机械手顺时针以及逆时针旋转运动，气动手爪用于工件的夹紧与松开。

如图2，整个流水线系统采用主站加从站的分布式控制模式，主站负责从站之间的数据通信，从站负责控制各自的控制单元，在每个从站上配置了触摸屏，实现对控制单元的控制和工作状态的实时显示。在监控中心配置了上位机，在上位机上基于WinCC开发了整个流水线的监控系统。

机械手单元的控制系统采用从站PLC加触摸屏的模式，从站PLc主要负责系统控制逻辑关系的实现，触摸屏主要用于人机交互。整个控制系统由PLC、触摸屏、压力变送器、磁性开关、电磁阀、指示灯、报警蜂鸣器等元器件组成。

控制系统的触摸屏采用多功能面板MP277，配置Windows CEV3.0操作系统，用Wincc nexible组态，适用于高标准的复杂机器的可视化，可以使用256色矢量图形显示功能、图形库和动画功能，拥有RS_232、RS422/485、USB和RJ45接口，可以方便地与计算机、PLC进行通信，交换数据。该触摸屏可以承受剧烈振动或多尘等恶劣工业环境。

控制系统的PLC选用CPU 314C-2 DP，是一个用于分布式结构的紧凑型PLC，其内置数字量和模拟量L/0可以连接到过程信号，PROFIBus DP主站/从站接口可以连接到单独的I/O单元。该PLC具有丰富的指令集和强大的通信功能，被广泛应用在工业自动化控制领域。整个控制系统的输入信号有压力变送器的气体压力的模拟量信号、按钮和气缸的磁性开关的开关量信号以及测试单元的对零件测试结果信号。压力变送器产生的模拟量信号用以判断气体的压力是否满足要求；按钮的开关量信号用以反映操作者对气动机械手的动作指令，气缸的磁性开关的开关量反映气缸杆的位置。系统的输出信号有电磁阀信号、运行指示灯和报警蜂鸣器信号。电磁阀信号用以驱动气缸的动作与否，运转指示灯显示系统的运行状况，当系统出现误操作，系统气体压力过高或过低，不能满足系统要求时，报警蜂鸣器将会呜叫报警，确保系统的运行安全。

机械手控制系统采用了10英寸的多功能面板MP277，并用组态软件winCC nexible开发了触摸屏的监控系统。整个监控系统包括4个功能模块，即单步模式、连续模式、故障报警和用户管理功能模块。单步模式实现对机械手单步运行控制，完成一次搬运任务共有8个单步动作，即伸缩气缸伸出、气动手爪夹紧工件、升降气缸上升、3位摆台的左旋或右旋摆动、升降气缸下降、气缸自左向右旋转、气动手爪松开工件、伸缩气缸缩回和3位摆台的右旋或左旋摆动。

Claims (7)

1.一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，其特征是：所述机械手控制系统配置了2只普通气缸、1只3位摆台和1只气动手爪，2只普通气缸均为单作用气缸，1只用于机械手的上升与下降，另外1只用于机械手的伸出和缩回，3位摆台用于实现机械手顺时针以及逆时针旋转运动，气动手爪用于工件的夹紧与松开。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，其特征是：所述整个流水线系统采用主站加从站的分布式控制模式，主站负责从站之间的数据通信，从站负责控制各自的控制单元，在每个从站上配置了触摸屏，实现对控制单元的控制和工作状态的实时显示。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，其特征是：所述机械手单元的控制系统采用从站PLC加触摸屏的模式，从站PLC主要负责系统控制逻辑关系的实现，触摸屏主要用于人机交互。

4.根据权利要求1所述的一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，其特征是：所述整个控制系统由PLC、触摸屏、压力变送器、磁性开关、电磁阀、指示灯、报警蜂鸣器等元器件组成。

5.根据权利要求1所述的一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，其特征是：所述控制系统的触摸屏采用多功能面板MP277，配置Windows CEV3.0操作系统，用Wincc nexible组态，适用于高标准的复杂机器的可视化，可以使用256色矢量图形显示功能、图形库和动画功能，拥有RS_232、RS422/485、USB和RJ45接口，可以方便地与计算机、PLC进行通信，交换数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，其特征是：所述控制系统的PLC选用CPU 314C-2 DP，是一个用于分布式结构的紧凑型PLC，其内置数字量和模拟量L/0可以连接到过程信号，PROFIBus DP主站/从站接口可以连接到单独的I/O单元。

7.根据权利要求1所述的一种基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统，其特征是：所述机械手控制系统采用了10英寸的多功能面板MP277，并用组态软件winCC nexible开发了触摸屏的监控系统，整个监控系统包括4个功能模块，即单步模式、连续模式、故障报警和用户管理功能模块。