基于PLC控制的氣動物料搬運系統的研制

http://m.dcyhziu.cn 2007/6/27 源自:中華職工學習網　【字體：

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本文介紹了采用氣動元件的物料搬運系統的結構、氣動系統及其PLC控制系統。物料的搬運方式具有可抓可吸的多用途功能；氣動系統電磁換向閥采用匯流板集裝方式，減少了占用空間；PLC控制具有單步、自動等多種工作方式。

　　由于氣壓傳動具有氣源使用方便、不污染環境、動作靈活迅速、工作安全可靠、操作維修簡便以及適于在惡劣環境下工作等特點，因而在沖壓加工、注塑及壓鑄等有毒或高溫環境下作業，機床上、下料，儀表及輕工行業中小零件的輸送和自動裝配等作業，食品包裝及輸送，電子產品輸送、自動插接，彈藥生產自動化等過程中被廣泛應用。所以氣壓傳動是一種易于推廣普及的實現工業自動化的應用技術。氣動系統的應用，引起了世界各國產業界的普遍重視，氣動行業已成為工業國家發展速度最快的行業之一。

　　作為氣動系統的控制裝置目前多數采用可編程控制器（PLC）。可編程序控制器是以微處理器為基礎，綜合計算機技術，自動控制技術和通訊技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，其可靠性好，操作簡便。在實際應用中，控制系統很容易實現。一般是由受控設備的動作順序和工藝要求，構成工步狀態表，形成梯形圖，再編制PLC指令。

　　一、物料搬運系統結構設計

　　物料搬運系統原理圖如圖1所示。該系統由左右移動氣缸1、復位進退氣缸2、升降氣缸3、夾手或真空吸盤4、物料塊5、傳感器6、圓柱導軌7、支架8、底座9、微動開關10等組成。夾手或真空吸盤4可以夾住或吸住物料塊5，抓取物料的部分采用夾持式和吸附式兩種形式，選用不同的形式，可分別完成工件的抓取和吸附，以適應不同種類的物料搬運。夾手采用電磁鐵吸合與斷開方式夾持物料。夾手或吸盤在升降氣缸3的作用下可以上下移動；夾手或真空吸盤連同升降氣缸在左右移動氣缸1的作用下沿著圓柱導軌可以左右移動；在復位進退氣缸2的作用下將物料塊送回原始位置，為下一個工作周期準備，以實現循環。此系統能夠實現物料在一個平面內的搬運。左右移動行程為300mm，上下移動行程為80mm，根據行程選擇不同的氣缸，氣缸1、2行程為300mm，氣缸3行程為80mm。氣缸選用法蘭式安裝。為了防止工件偏移，在左右移動氣缸1運動路徑兩邊安置導向圓柱導軌7，將圓柱導軌用螺釘固定在支架8上；支架用螺栓固定在底座9上。

圖1 物料搬運系統原理圖

　　在左右移動氣缸1的缸體上安裝了兩個磁性開關6用于左右極限位置檢測；在底座上安裝了一個微動開關10用于物料塊下限位置檢測。

　　操作面板安裝在電控箱上，與實驗裝置主體是分離的。PLC可編程序控制器，電磁閥，真空發生器等均放置在電控箱里。

　　二、氣動系統設計

　　氣動原理圖如圖2所示。

圖2 氣動原理圖

　　氣源出來的氣體經過二聯件處理后進入到匯流板。通過相應的電磁換向閥可進入氣動執行元件，分別驅動氣缸1的左右移動、氣缸2的推料動作、氣缸3的上升下降運動、吸盤4的抓料和松料動作。整個氣動系統的3個氣缸全部采用出氣節流調速；電磁閥采用3個二位五通閥和1個二位二通閥。選用集裝式電磁換向閥，將所有電磁換向閥由匯流板集裝在一起，以減小占用空間。

　　三、程序流程圖及軟件設計

　　實現功能。物料搬運系統具有左右移動、上下移動及對物料的夾緊和放松、推料進退功能，在PLC控制下可實現單步、自動等多種工作方式。另外，物料被夾手搬運完成以后，為滿足連續動作需要，還必須將此物料運送回原點位置，以供下次搬運需要。系統可完成的各種工作方式如下。

　　單步：可實現“上升”，“下降”，“左移”，“右移”，“夾緊”，“放松”，“推料進”，“推料退”等八種點動操作；

　　連續：按下“啟動”按鈕后，夾手從原點位置開始連續不斷地執行搬運物料的個步。

　　根據上述任務，先設計主程序框圖，如圖3所示。

圖3 主程序框圖