日本東機(jī)美DG4V-3-0B-M-P2-T-7-P12-54東京計(jì)器新稱，蘇州瑤佐機(jī)電現(xiàn)貨供應(yīng)TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) TGMPC-3-ABK-BAK-50，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) TGMFN-3-Y-A2W-B2W-51，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4M4-32-20-M12-JA，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) P21VFR-20-CC-21-J，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) SQP21-21-11-1CB-18，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4M4-36C-24DC-20-JA，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-3-2C-M-U1-D-7-56，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) P16V-FRSG-11-CC-10-J，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) SQP43-50-38-86CC2-18，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) SQP41-60-12-86CC2-18，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) SQP43-60-30-86AA-18-S116，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-3-2N-M-P7-T-7-56，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-5-22A-M-PL-T-6-40，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) SQP41-60-8-86AA-LH-18，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) TGMC-3-PT-GW-50，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) SQP32-38-19-86BB-S116，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) TGMC-3-PT-GW-50-S49，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) TCG30-06-FV-12，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-3-6C-M-P7-D-7-56，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-5-6C-M-P7L-H-7-40，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-5-6B-M-P7L-H-7-40，信譽(yù)可靠的公司的質(zhì)量完美的品牌TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) P16V-RS-11-CCG-10-J，2008.10.01株式會(huì)社東機(jī)美(TOKIMEC)更名為東京計(jì)器株式會(huì)社(TOKYO KEIKI)日本TOKIMEC（東京計(jì)器，東機(jī)美）－液壓技術(shù)應(yīng)用于塑料注射成型機(jī)、機(jī)床、建筑機(jī)械、水庫閘門以及渡口碼頭的可動(dòng)橋、游戲機(jī)等都利用了液壓技術(shù)。東京計(jì)器以制造使用更加便捷的液壓設(shè)備為目標(biāo)，在追求大容量、低噪音、節(jié)能、環(huán)保等的同時(shí)，還致力于開發(fā) “動(dòng)力控制”技術(shù)，以適應(yīng)信息網(wǎng)絡(luò)的要求。例如，液壓機(jī)器中內(nèi)藏傳感器和微型控制芯片，以實(shí)現(xiàn)各種工業(yè)設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制。 另外，東京計(jì)器還在研制新的液壓裝置，如在液壓控制系統(tǒng)中安裝電動(dòng)伺朊機(jī)構(gòu)和氣壓控制機(jī)構(gòu)，以形成混合的動(dòng)力控制系統(tǒng)等。
日本東機(jī)美DG4V-3-0B-M-P2-T-7-P12-54東京計(jì)器新稱，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) P40VFR-22-CC-21-J，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) P70VFR-22-CC-11-J，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器)CT-03-F-JA-10-S81-J，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) CT-06-F-40-JA-J，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) 4C2M-3-30-JA，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) SQP3-30-1B-18，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) SQP32-38-19-86BA-18-S116，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) EPFRCG-06-210-500-EX-10-TN-S3，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) ESPF-H3-HN-30，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-5-6C-M-PL-0V-6-40，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG5V-H8-8C-2-E-P2-T-84-JA，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) SG1-02-50-11-JA-S40，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-3-0C-M-P2-V-7-56，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-3-0C-M-P2-T-7-56，TOKYO_KEIKI(東京計(jì)器) DG4V-3-0C-M-P7-H-7-56，DG4V-3-2C-M-P7-H-7-56 電磁液壓閥 TOKYO KEIKI東京計(jì)器 (原舊稱 TOKIMEC東機(jī)美) 電磁閥，
本文以三菱FX1N系列PLC為基礎(chǔ)，介紹PLC在三維教學(xué)機(jī)械手步進(jìn)控制指令（STL）中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。該程序已在競賽模擬三維機(jī)械手中獲得了應(yīng)用，具有穩(wěn)定、可靠的性能。
論文關(guān)鍵詞：PLC,三維機(jī)械手,步進(jìn)控制
隨著自動(dòng)化控制領(lǐng)域的不斷發(fā)展，智能機(jī)械手的不斷推新，機(jī)器人手臂的智能化程度不斷提升，連續(xù)多角度控制的機(jī)器人手臂的出現(xiàn)，給機(jī)械手的教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)。原來的教學(xué)機(jī)械手均以兩維空間模擬仿真教學(xué)為主。自2007年全國電工電子技能大賽以來，三維空間的機(jī)械手的教學(xué)需求尤為突出。
一、三維機(jī)械手的硬件結(jié)構(gòu)
圖1所示是該三維機(jī)械手的實(shí)物圖。整個(gè)三維機(jī)械手能完成八個(gè)自由度動(dòng)作，手臂伸縮、手臂旋轉(zhuǎn)、手爪上下、手爪緊松。手爪提升氣缸采用雙向電控氣閥控制，氣缸伸出或縮回可任意定位。磁性傳感器用來檢測手爪提升氣缸處于伸出或縮回位置。手爪抓取物料由單向電控氣閥控制，當(dāng)單向電控氣閥得電，手爪夾緊磁性傳感器有信號(hào)輸出，指示燈亮，單向電控氣閥斷電，手爪松開。旋轉(zhuǎn)氣缸用來控制機(jī)械手臂的正反轉(zhuǎn)，由雙向電控氣閥控制。接近傳感器用來判斷機(jī)械手臂正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)到位后，接近傳感器信號(hào)輸出。雙桿氣缸用來控制機(jī)械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制。氣缸上裝有兩個(gè)磁性傳感器，檢測氣缸伸出或縮回位置。緩沖器對(duì)旋轉(zhuǎn)氣缸高速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)到位時(shí)，起緩沖減速作用。
二、三維機(jī)械手的動(dòng)作過程
日本東機(jī)美DG4V-3-0B-M-P2-T-7-P12-54東京計(jì)器新稱，圖2所示是該三維機(jī)械手的動(dòng)作示意圖。當(dāng)需將工件有右工作臺(tái)搬至左工作臺(tái)時(shí)，在按下啟動(dòng)的時(shí)候，右工作臺(tái)傳感器判斷有無工作，若有機(jī)械手動(dòng)作，若無，機(jī)械手停止。當(dāng)機(jī)械手左旋并前伸到位準(zhǔn)備下降時(shí)，為了確保安全，必須在左工作臺(tái)上無工件時(shí)才允許機(jī)械手下降。也就是說，若上一次搬運(yùn)到左工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí)，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降。
三維機(jī)械手 PLC
圖1 三維機(jī)械手實(shí)物圖 圖2三維機(jī)械手動(dòng)作示意圖
三維機(jī)械手的工作過程為：（1）從原點(diǎn)開始前伸；（原點(diǎn)位置為機(jī)械手右旋到限位，手臂縮回，手爪上升到上限位，手爪放松）（2）到前限位后開始下降；（3）倒下限位后，機(jī)械手加緊工件，延時(shí)2s；（4）上升；（5）到上限位后，縮回；（6）到后限位后，左旋；（7）到左限位后，前伸；（8）到前限位后，下降；（9）到下限位后，機(jī)械手松開，延時(shí)2s；（10）上升；（11）到上限位后，縮回；（12）到后限位后，右旋，返回原點(diǎn)。
根據(jù)三維機(jī)械手的工作過程及要求，可以畫出機(jī)械手的動(dòng)作流程圖，如圖3所示。
步進(jìn)控制 三維機(jī)械手
圖3 機(jī)械手動(dòng)作流程圖 圖4機(jī)械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
三、PLC硬件的選擇和I/O點(diǎn)分配
PLC的種類非常多，根據(jù)三維機(jī)械手的控制要求，由于其輸入、輸出節(jié)點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積較小，成本低，并能夠用計(jì)算機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)控和管理，故選用日本三菱（MITSUBISHI）公司生產(chǎn)的多功能小型FX1N-40MR-001主機(jī)。該機(jī)型合計(jì)有輸入輸出點(diǎn)40個(gè)，其中24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，采用繼電器方式有觸點(diǎn)輸出，能交流、直流負(fù)載兩用。內(nèi)部主要有：輔助繼電器1280個(gè)，其中特殊功能輔助繼電器256個(gè)，斷電保持輔助繼電器1152個(gè)；狀態(tài)繼電器1000個(gè)；定時(shí)繼電器256個(gè)；計(jì)數(shù)繼電器256個(gè)；數(shù)據(jù)寄存器8256個(gè)。
根據(jù)圖3所示的三維機(jī)械手動(dòng)作流程圖，確定電氣控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配，如表1所示。
根據(jù)圖3流程圖和表1的I/O分配表，可以編制出機(jī)械手的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖4所示。
四、控制程序設(shè)計(jì)方法及編程運(yùn)行
常用的PLC程序設(shè)計(jì)方法有經(jīng)驗(yàn)法和順序功能法。根據(jù)圖4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，編制的步進(jìn)梯形圖程序如圖5所示。
表1 三維機(jī)械手控制I/O分配表
日本東機(jī)美DG4V-3-0B-M-P2-T-7-P12-54東京計(jì)器新稱，
圖5中，M8044是用作原點(diǎn)條件，判斷機(jī)械手是否在原點(diǎn)開始工作。
如果要實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)，在圖5的步進(jìn)控制梯形圖中，將普通輔助/計(jì)時(shí)/狀態(tài)繼電器均換成斷電保護(hù)型。
上電后，直接初始狀態(tài)繼電器S0，在滿足原點(diǎn)條件繼電器M8044下，按下啟動(dòng)按鈕SB2，X1得電，進(jìn)入等待狀態(tài)繼電器S20；此時(shí)物品檢測傳感器SQ0檢測到上料端有料，X2得電，進(jìn)入機(jī)械手臂伸出狀態(tài)S21；機(jī)械手伸出Y2得電，機(jī)械手前伸到前限位時(shí)，進(jìn)入機(jī)械手下降狀態(tài)；機(jī)械手下降Y4得電，機(jī)械手下降到下限位時(shí)，進(jìn)入機(jī)械手抓料延時(shí)狀態(tài)；機(jī)械手抓緊并延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，進(jìn)入機(jī)械手上升狀態(tài)…………如此，每當(dāng)該步動(dòng)作到位，限位條件滿足時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移進(jìn)入下一工作步，進(jìn)行動(dòng)作。
需要停止時(shí)，按下停止按鈕SB1,X0得電，停止標(biāo)志繼電器M0得電并自鎖，當(dāng)機(jī)械手右旋到有限位時(shí)，如果停止標(biāo)志有信號(hào)，則機(jī)械手回到初始狀態(tài)，如果停止標(biāo)志沒有信號(hào)，則機(jī)械手進(jìn)行下一周期的搬運(yùn)工作。
五、結(jié)束語
本文以三維機(jī)械手為例介紹了日本三菱MITSUBISHI公司生產(chǎn)的FX1N系列微型可編程控制器在步進(jìn)控制中的設(shè)計(jì)應(yīng)用。闡述了三維機(jī)械手的動(dòng)作原理，設(shè)計(jì)要求，程序設(shè)計(jì)方法等。本文介紹的程序在實(shí)際生產(chǎn)和各屆各級(jí)電工電子技能大賽中獲得成功的應(yīng)用。
