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基于FX2N控制的气动机械手系统 解玉鉴 山东临沂师范学院 工程学院,山东 临沂 276005 摘 要论述了基于FX2N控制的气动机械手的功能、 结构、 原理;介绍了FX2N与器件的逻辑 电路连接及系统的工作原理与软件设计等具体内容。 关键词FX2N ;控制系统;机械手 中图分类号TP241 ;TP391176 文献标识码B 文章编号16712527620070220122202 Controlling System about Pneumatic Manipulator Based on FX2N XIE Yu2jian Engineering College ,Linyi 276005 ,China Abstract The paper presents the function , composition , and principle of the pneumatic manipulator controlled by FX2N. Intro2 duces logic circuit connection between FX2N and components , operational principle of the system and the software design. Key words FX2N ;control system;manipulator 0 引言 气压技术是以压缩空气为介质,以气源为动力的能源 传递技术,其工作可靠性高、 使用寿命长、 对环境没有污 染,所以在机械手的驱动系统中常采用气压技术。机械手 一般由执行系统、 驱动系统、 控制系统和人工智能系统组 成,主要完成移动、 转动、 抓取等动作。与其它类型的机械 手相比,气动机械手具有结构简单、 造价较低、 易于控制和 维护方便的特点。本系统采用的气动机械手为圆柱坐标 式,考虑到机械手工作的稳定性、 可靠性以及各种控制元 器件连接的灵活性和方便性,本文所述的气动机械手采用 以三菱FX2N为核心的可编程序控制器,具有可靠性高、 抗干扰能力强、 编程简单、 使用方便和定位精度较高的特 点,同时兼顾了低成本和高通用性。目前,机械手控制系 统越来越多的由可编程序控制器即 PLC 来实现。 1 系统的基本结构与功能 如图1所示,该机械手可将工件从工作台A搬到工 1 真空吸盘;2 升降气缸;3 伸缩气缸;4 滑块; 5 无杆定位气缸;6 支架;7 底座 图1 气动机械手的结构和动作过程 作台B ,机械手的动作顺序为起动 → 机构下降 → 吸料 → 机构上升 → 伸臂 → 机构下降 → 松料 → 机构上升 → 缩臂后 退至原位。气动机械手的基本结构由感知部分、 控制部 分、 主机部分和执行部分组成。采集感知信号及控制信号 均由智能阀岛来处理,气动伺服定位系统代替了伺服电机 或液压伺服系统;气缸、 摆动马达完成原来由液压缸或机 械所做的执行动作;主机部分采用了标准型材,辅以模块 化的装配形式,使得气动机械手能拓展成系列化、 标准化 的产品。 2 电气控制原理 为提高定位精度,系统的控制功能由SPC100控制器 控制无杆气缸的定位,定位位移是由PLC的输出端子控 制SPC100输入端子的状态来决定,实现多点连续的定 位。其它的控制功能由FX2N实现。在控制的系统中,有 四个行程开关信号、 两个按钮开关信号共六个输入点和控 制阀岛中三台换向阀的五个输出点。PLC输入口直接接 收由按钮开关及定位无杆气缸传来的动作结束信号,而四 个行程开关信号也通过数据传输电缆及I/ O接线端子分 别经内有正负极接线的电缆与阀岛的五个插头相连。具 体的原理电路如图2所示。 图2 气动机械手的电气原理电路 3 软件设计 气动机械手的I/ O接口如图3所示,SB1为启动按 钮,SB2为停止按钮,SQ1～SQ4为行程开关, YA1～YA5 为电磁阀。 电气技术与自动化 解玉鉴 基于FX2N控制的气动机械手系统 122 http //ZZHD. chinajournal. net. cn E2mail ZZHD chinajournal. net. cn 机械制造与自动化 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图3 PLC I/ O接线图 机械手的工作是将工件从A点移放到B点。机械手 的全部动作由气缸驱动,而气缸又由相应的电磁阀控制。 机械手动作从原点开始,按下启动按钮时,机械手下降;下 降到位时,触动行程开关,下降电磁阀断电,下降停止;同 时接通吸料电磁阀,机械手吸持工件;吸紧后,上升电磁阀 通电,机械手上升;上升到位时,触动行程开关,上升电磁 阀断电,上升停止;接通右移电磁阀,机械手右移,并启动 无杆气缸同步信号;右移触动行程开关,右移电磁阀断电, 同时启动无杆气缸右移定位;到位后,无杆气缸停止,下降 电磁阀通电,机械手下降;下降到位时,触动行程开关,下 降电磁阀断电,下降停止;同时吸料电磁阀断电,机械手放 松;放松后,上升电磁阀通电,机械手上升;上升到位时,触 动行程开关,上升电磁阀断电,上升停止。接通左移电磁 阀,机械手左移,并启动无杆气缸同步信号;左移触动行程 开关,左移电磁阀断电;启动无杆气缸定位;到位后,无杆 气缸停止。至此,机械手经过十步动作完成了一个工作周 期。气缸系统实现机械手上下、 横向移动和对工件的吸 紧、 放松动作,动作转换由行程开关及SPC100控制。自 动程序的功能表图见图4。将此功能表图转换为步进梯 形图,就可作为PLC的程序,来实现机械手的动作。 4 结束语 该机械手的设计充分发挥了气动技术和可编程序控 制器技术的优势,控制装置结构紧凑、 可靠,借助于气动伺 服系统SPC100实现了对机械手的精确定位,较好的实现 图4 自动程序功能表图 了机械手的规定动作。设计中机械手主要用于执行低速, 中低载任务。 参考文献 [1]李建兴.可编程序控制器应用技术[ M].北京机械工业出版 社,2004. [2]陆鑫盛.气动自动化系统的优化设计[ M].上海上海科学技 术文献出版社, 2000. [3]肖亚明.二维气动伺服定位系统的研制[J ].液压与气动, 2003 , 6 . [4]张万忠.可编程控制器应用技术[ M].北京化学工业出版 社, 2004. 收稿日期2006211230 上接第73页 3 结论 a 金属型表面涂刷涂料后形成 “涂料层”,传热过程 主要取决于 “涂料层” 的物理性质涂料的性质和涂料层厚 度 ; b 涂料配制时,氧化锌、 石棉粉、 二氧化钛、 白垩粉和 石墨粉等各种粉状耐火材料须进行干燥处理;水玻璃主要 起粘结作用,必须严格控制其模数和密度,必须控制溶解 水玻璃的水温; c 在喷刷涂料前,金属型要先进行预热;浇注前,还 需对金属型进行预热。 总之,金属型铝合金铸件生产涂料工艺经江苏省无锡 市、 扬州市和浙江省余姚市三家精铸公司厂四年多生产 试验,效果良好。实践表明该工艺能够满足生产合格铝 合金铸件的基本要求。 参考文献 [1]丁根宝.铸造工艺学[M].北京机械工业出版社,19881 [2]铸工技术 编写组.铸工技术下 [M].北京国防工业出版 社,19741 [3]张明之.铸造词典[M].北京中国农业机械出版社,19871 收稿日期2006209226 电气技术与自动化 解玉鉴 基于FX2N控制的气动机械手系统 Machine Building Automation , Apr 2007 , 36 2 122～123123 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.