基于PLC的八工位全自动烧录机机械手的定位控制.pdf

电气 与 自动化 黄淑 琴 基于 P L C的八 工位 全 自动烧录机机械手 的定位控 制 基于 P L C的八工位全 自动烧 录机 机械 手的定位控制 黄淑琴 泰州职业技术学院 机 电工程学院 ， 江苏 泰 州 2 2 5 3 0 0 摘要 运 用 P L C技 术和伺服 电动机控制技 术 ， 设计 了八 工位 全 自动烧录机机械手 的定位控 制 系统。阐述 了机械手的动作过程 ， 合理 选取 了 系统硬 件 ， 进行 了电气控制 系统 的详细设 计 ， 实 现 了机 械手的准确定位功 能。 关键 词 烧 录机 ； 机械手 ； P L C ； 定位 中图分类号 T P 2 4 1 ． 2 文献标 志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 4 0 2 一 O l 6 0 0 3 Po s i tio n Co n t r o l o f Ei g h t S t a tio n Au t o ma tic Bu r n i n g M a c h i n e Man i p u l a t o r Ba s e d o n PLC HUANG S h u qi n S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g， T a i z h o u P o ly t e c h n i c a l I n s t it u t e ． T a i z h o u 2 2 5 3 0 0 ， Ch i n a Abs t r a c t PL C t ec hn olog y an d s er vo mo t o r co n t r ol t e ch no l o gy a r e ap pli e d t o d es i gn i n g t h e po s i t i on c o n t r o l s ys t em of e i g ht s t a- t ion au t oma t ic b ur n i n g mac hi n e ma ni p ula t or ．Th i s p ap er d es c r i b es t h e man i pu l a t or ac t i o n p r o c e ss，I t s elec t s t h e h ar d war e s y s- t em r ea s on ably，t h en c ar r i e s ou t t h e de t a i led de s i g n f o r t h e e l e c t r ic c on t r o l s ys t em ，SO as t o b r i n g ab ou t it s ac c ur a t e p os i t i on i n g f u n c t ion． Ke y wo r ds b ur nin g ma c hin e ； ma nipu l a t or ；PL C； l o c a t i o n 0 引言 可编程控 制器 p r o g r a mm a b l e l o g i c c o n t r o l l e r ， P L C 技 术 的空前发展 ， 给机械制造和加工 的 自动化控 制提供 了强 有 力的技术支持 。八_ I 位全 自动烧 录机分为两个 区 ， 每个 区各有 4个工位 ， 共八工 位。本文 以机 械手 为控制 对象 ， 以 P L C为控制核心 ， 以 H MI 为人机交互平 台， 设计机械手 自由移动 的控制全 自动完 成芯 片抓取 、 放置 、 烧 写 和取片 的全过程 ， 取 代传 统的人_丁作业 ， 实现快速准确定位 ， 极大 地 提高了生产效率 。 l 硬件组成 1 ． 1 信 捷 x c 5 - 3 2 T E P L C 本设计 选择 的 P L C类 型 为 国产信 捷 x c 5系列 ， 是一 款功 能强大 的小型 P L C， 特 别是所具 有 的定位 和 脉冲输 出功能， 使得在不增加其他运动控制模块 的情况下， 可 以直接对伺服系统进行控制 ， 而且 由于需要输出驱动伺 服电动机的高速脉冲 ， P I c应采用高速晶体管输 出型。 同时要实现机械手三个 自由度 的控制所需 的 I ／ O点较 多 ， 基于上述考虑选用信捷 x c 5 3 2 T E， 共 1 8点输入 ， 1 4个晶体管 输 出 ， 另 外 有 X C -1 6 X和 XC 一 8 X Y T两个 扩 展模 块 。 此类 型 P L C最高输 出脉冲为 2 0 0 k H z ， 高 于一般 的 晶 体管 输出频率 。 1 - 2 伺服 电动机及 其驱动器 伺服电动机和伺服驱动器需要一起配合使用组成伺 服系统 。为此采用 了松下 永磁 同步交 流伺服 电动机及 全 数字交 流永 磁同步伺服 驱动 装置作 为机 械手 的运动控 制 装 置。伺 服系统用作定位控制 时是一 个闭环控制系统 ， 位 置环作为外环， 电流环和速度环是两个 内环， 这样的系统 结构提 高了系统的快速性 、 稳定性和抗干扰 能力 。位置环 的控制 ， 重点是通过伺 服电动机上面 的高精度 编码器作为 位 置反馈 实 现 的 闭 环控 制 系 统 ， 它 是 位 置 控 制 的基 础 条 件。 1 ． 3 光 电开关 控制信号分别为Y轴后限位信号输入、 Y轴前限位信 号输入 、 Y轴原点 信号 输入 作 为机 器停 机状 态下 的 Y轴 停 靠点 ， 距离 工作位置远 、 ， 轴机 械校 零点 作用 是提 高 工作效率 ， 因为原点信 号距离 工作 位置 太远 ， 频繁 校零 效 率太低 、 轴后限位信号输入、 轴前限位信号输入、 轴 原点信号输入、 轴上限位信号输 入、 轴下限位信号输 入 、 轴原点信号输 入。 通过 1 O个光电开关反馈控制信号以实现机械手 X 、 Y 、 z 轴的准确控制 ， 保证每步动作依次按要求正常工作。 1 ． 4气缸 两个气缸分别是升降气缸和吸嘴气缸。P L C输 出控 制 2个 D C 2 4 V继 电器 ， 通过 电磁阀从而控制两个 气缸 的 动作 作者简 介 黄淑琴 1 9 6 5 一 ， 女 ， 江苏泰州人 ， 副教授 ， 硕士 ， 研究方 向为 电气控制 。 l 6 0 h t t p ／ ／ Z Z HD ． c h i n a j o u ma 1 ． n e t ． c n E - ma i l Z Z HD c h mn o u ma 1 ． n e t ． a n 机械制造与 自动化 电气 与 自动化 黄淑琴 基 于 P L C的八工位全 自动烧 录机机 械手的定位控制 3 结语 信捷 x c 5 3 2 T E P L C在八工位烧录机机械手中获得 成功应用 。实践表 明 该方 法提 高 了机 械手 定 位精度 ， 八 工位 2 个区轮流作业缩短了机械手等待时间， 提高了劳动 生产率。并且保证了工作质量， 解决了人工操作所产生的 错误率问题。该控制系统设计和选型合理 ， 自动化程度 高； P L C程序及 H MI 组态满足工艺要求； 监控画面操作简 单方便， 系统运行可靠。 参考文献 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 陈羽锋 ． 基于 P L C的气动送料控制系统的设计与应用 [ J ] ． 机 械 制造 与 自动化 ， 2 0 1 0 ， 2 8 2 8 4 ． 三菱 系列编程手册 ． 松下伺服 用户手册． 张莉松． 伺服系统原理与设计 [ M] ． 北京 北京理工大 学出版 社 。 2 0 0 6 ． 收稿 日期 2 0 1 30 12 4 上接 第 1 5 5页 3 结语 本文对齿 轮抓取机械手 的运动 学作 了研究 ， 通过对机 械手建立 D - H坐标系， 得到其运动学模型。利用 ma t l a b 中的机器人 工具箱完成 了机械手模 型的构建和运 动仿 真 ， 为机械手 运动的规划和控制奠 定了基础 。 参考 文献 [ 1 ]石炜 ， 郗安 民 ， 张玉宝． 基于凯恩 方法 的机器人 动力学 建模 与 仿真 [ J ] ． 机器人 技术 ，2 0 0 8 ． [ 2 ]蔡 自兴．机 器 人 学 [ M] 第 二 版 ．北 京 清 华 大 学 出版 社 ． 2 0 0 9 ． [ 3 ]罗 家佳 ， 胡 国清． 基于 MA T L A B的机 器人运 动仿 真研究 [ J ] ． 厦 门大学学报 ， 2 0 0 5 ， 4 4 5 6 4 2 6 4 4 ． [ 4 ]C o r k e P ． A R o b o t i c s T o o l b o x f o r Ma t l a b [ J ] ． I E E E Ro b o t i c s a n d A u t o ma t i o n Ma g a z i n e ， 1 9 9 6 ， 3 1 2 4 3 2 ． 收稿 日期 2 0 1 3一O 1 0 7 上接 第 1 5 9页 [ 6 ]M a z u r ， A，T r a j e c t o r y t r a c k i n g c o n t r o l i n w o r k s p a c e - d e fi n e d t a s k s f o r n o n h o l o n o mi c m o b i l e ma n i p u l a t o r s ．R o b o t i c a ，2 8 0 1 ，5 7 ． I S S N 0 2 6 3 5 7 4 7，2 01 0． [ 7 ]Mazu r ，A， S z a k i e l ， D ． On p a t h f o l l o w i n g c o n t r o l o f n o n h o l o n o mi c mo b i l e ma nipu l a t o r s ． I n t e r n a t i o n a l J o u rn a l o f Ap p l i e d Ma t h e m a t i c s a n d C o m p u t e r S c i e n c ，1 9 4 ，5 6 1 - 5 7 4 ．I S S N 1 6 41 8 7 6 X ， 2 0 0 9． [ 8 ]L u c a ，A． D，O r i o l o ，G，Mo d e l i n g and c o n t r o l o f n o n h o l o n o mi c me c h a n i c a l s y s t e ms ．I n Ki n e ma t i c s an d d y n a mi c s o f mu l t i - b o d y s y s t e ms ． S p rin g e r Ve da g ， W i e n， Ne w Yo r k ． I S BN 9 7 8 3 2 1 1 8 2 7 31 4，1 9 9 5． [ 9 ]We i mi n G e a n d Du o f a n g Y e ，S l i d i n g Mode Va r i a b l e S t r u c t u r e Co n t r o l o f Mo b i l e Ma ni p u l a t o rs，I n t ．J ．Mode l l i n g，I d e n t i fi c a t i o n a n d Co n t r o l ，Vo 1 ．1 2，No s ．1 ／ 2，2 01 1 ． [ 1 0 ]S ． D j e b r a n i ， A． B e n Mi a n d F ． A b d e s s e m e d ． Mo d e l l i n g a n d C o n t r o l o f a n Omn i d i r e c t i o n a l Mo b i l e Ma n i p u l a t o r ．I n t ． J ． Ap p 1 ． Ma t h． Co mp u t ． S c i ． ，v o 1 ． 2 2 ． P P． 6 0 1 61 6， 2 0 1 2． 1 6 2 [ 1 1 ]Z h ij u n L i ，S h u z h i S a m G e a n d A i g u o Mi n g ． A d a p t i v e R o b u s t Mo t i o n ／F o r e e C o n t ml 0 f Ho l o n o mi e Co n s t r a i n e d No h h o lo n o mi c Mo b i l e Ma n i p u l a t o rs．I EEE Tr a n s ，S y s t e m ，man ，an d c y b e r n e t i c s ． ，v o 1 ．3 7，P P ．6 0 7 6 1 6， 2 0 0 7 ． [ 1 2 ]z ． P ． Wa n g ，T ． Z h o u ，Y． Ma o a n d Q． J ． C h e n ． A d a p t i v e r e c u r r e n t n e u r al n e t wo r k c o n t r o l o f u n c e r t a i n c o n s t r a i n e d n o n h o l o n o mi c mo b i l e ma n i p u l a t o rs．I n t e rna t i o n al J o u rna l o f S y s t e m S c i e n c e ． v o 1 ． 1 9， P P． 1 - 1 2，2 01 2 ． [ 1 3 ]S h e n g L i n a n d A ． A ． G o l d e n b e r g ． N e u r al N e t w o r k C o n t ro l o f Mo b i l e Ma n i p u l a t o r s ．I EEE r a i l s ．Ne u r a l Ne t w，v o 1 ．1 2，n o． 5， P P ．1 1 2 1 1 1 3 3， 2 0 01 ． 【 l 4 ]A． H a s s a m a n d M． Ha ma n i ． Mo t i o n C o n t rol o f n o n Ho l o n o mi c Mo b i l e Ma n i p u l a t o r u s i n g F u z z y L o g i c ． Pr o c e e d i n g o f t h e 8 t h S a - u d i E n gin e e r i n g C o n f e r e n c e S E C 8 ， B u r a y d a h ， S a u d i Ar a b i a，No v ．1 7． 2 0，2 01 1 ． 收稿 日期 2 0 1 3 0 22 l h t t p ffZ Z H D ． c h i n a j o u rn a 1 ． n e t ． e n E - m a i l Z Z H D c h a i n a j o u r n a 1 ． n e t ． a n 机械制造与自动化