基于圆柱坐标方式的小型机械手的PLC控制系统.pdf
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1、基于圆柱坐标方式的小型机械手的 PLC 控制系统 PLC Controlling System of Small - Size Manipulator Based Cylindrical Coordinate ! 何芳 (济南大学信息科学与控制学院, 250022) 欧阳云 (济南铁路局, 2500l3) 摘要:在由物料传送辊道、 物料分拣机械手、 堆垛机和立体仓库组成的物料传送系统中, 机械手起着重 要作用。本文介绍了采用西门子 S7 - 200PLC 可编程控制器实现系统中机械手的空间位移控制。机械手的空 间位移方式采用圆柱坐标方式, 可实现底盘旋转角、 机械手臂伸缩半径、 手臂立柱的升降
2、高度、 腕部回转角四 自由度控制。 关键词:机械手圆柱坐标PLC步进电动机 Abstract:The manipuiator piays an important roie in the system of materiai carrying,which is consist of conveyer, manipuiator,stacker and three- dimensionai storage.This paper presents the three- dimensionai dispiacement controiiing of the manipuiator by using S
3、IEMEN S7 - 200 PLC.Cyiindricai coordinate is utiiized in the controiiing of three-dimensionai dis- piacement of the manipuiator.Four freedom controiiing can be achieved by the manipuiator inciuding rotary angie of base, teiescopic radius of arm,iifting height of coiumn,as weii as rotary angie of wri
4、st. Key words:manipuiatorcyiindricai coordinatePLCstep eiectromotor 0引言 在许多行业都会遇到各种物料传送问题, 对 物料传送系统的自动化控制技术研究已经成为现 代物流系统先进技术领域中的一个重要的分支。 在物料传送系统中, 程控智能化物料分拣传送机 械手发挥着重要的作用。采用 PLC 可编程控制 器控制技术, 并借助必要的精密传感器, 可以控制 机械手有效地实现传送过程中对物料的品种分 选、 方位判断和搬运。 1小型机械手在物料传送系统中的作用 整个物料传送系统由 3 部分组成, 即 3 路传 送辊道执行部分、 物料分拣小型
5、机械手执行部分 和堆垛机及双排 48 仓位立体仓库部分。如图 l 所示, 物料分拣小型机械手是系统中的枢纽, 起着 上传下送的重要作用。3 个组成部分一方面分别 由独立的 PLC 控制系统进行控制, 另一方面它们 又通过一台上位机中的西门子 CP54l2 板卡建立 起 PROFIBUS - DP 网相互联结。在物料传送辊道 部分, 系统设有多种传感器, 包括条码读入器、 金 属与非金属传感器、 颜色传感器、 称重传感器以及 位置传感器等, 这些传感器为物料分拣的不同要 求提供信息。 当需要把物料传送入库时, 机械手根据信息 管理软件对传感器信息的数据进行处理和分析。 首先从初始位置 l 号位移
6、位到相应的传送辊道货 台抓取物料, 然后再准确移位到立体仓库的货台, 放下物料后返回初始位置待命, 物料最后由堆垛 机再送至立体仓库的确定位置。 当需要把物料从立体仓库取出时, 首先是堆 垛机根据信息管理软件给出的供货要求到立体仓 库中取出物料, 送至立体仓库的出货台上。机械 手的任务就是准确地从出货台上把物料抓起, 移 送至相对应的传送辊道上, 然后由辊道把物料送 出。 图 1 物料传送系统组成示意图 2小型机械手的空间位移方式 机械手三维空间的位移控制常用的有球坐标 方式 (半径、 横向回转、 纵向回转) 、 三维直角坐标 方式 (X 轴、 Y 轴、 Z 轴) 和圆柱坐标方式 (半径、 回
7、 转角、 圆柱的高度) , 选择哪种坐标方式取决于机 械手在实际系统中的设计要求。 在我们的物料传送系统中, 小型机械手的空 间位移方式采用了圆柱坐标方式。系统中机械手 需要准确定位的主要是 5 个货台位置。如图 l 所 示, 机械手的初始位置是号位, 号位和号位 分别是立体仓库的 2 个货台, 号位、号位和 号位分别是 3 条传送辊道的货台。机械手需要在 一定高度的空间移动到一个货台, 然后降低高度 抓取 (释放) 物料, 再升高运行到另外一个货台, 降 低高度释放 (抓取) 物料。采用圆柱坐标空间位移 方式可以控制转角!、 半径 r 和高度 h 到达三维 空间的任意一点。小型机械手采用圆柱
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