西门子6ES7515-2UN03-0AB0安装调试

西门子6ES7515-2UN03-0AB0安装调试

PLC在物料搬运机械手控制中的应用

1 引言

机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线［1］。笔者开发的用于热处理淬火加工的物料搬运机械手，采用plc控制，是一种按预先设定的程序进行工件分拣、搬运和淬火加工的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并可根据工件的变化以及淬火工艺的要求随时更改相关控制参数。

2 物料搬运机械手结构

如图1所示，物料搬运机械手为三自由度气压式圆柱坐标型机械手，主要由机座、腰部、水平手臂、垂直手臂、气爪等部分组成。其中，腰部采用步进电机驱动旋转，手臂及气爪采用气缸等气动元件。对应的物料分拣装置由4个普通气缸构成，用以将不同长度的工件经分拣后送至各自的轨道中，并在轨道终端进行淬火加工，加工完毕后再由机械手抓取、搬运和分类堆放。机械手抓取长、短工件的顺序不是固定的，要视物料分拣装置的分拣结果以及长、短工件哪一个先到达轨道终端来定。但机械手对工件的堆放顺序却是固定的，要按照一定的规律堆放（如图1中，长、短工件各放一边，以4个为一组进行堆放），并且堆放工件的位置精度也是有要求的。

3 机械手控制系统组成

由于取工件和堆放工件都有定位精度要求，所以在机械手控制中，除了要对垂直手臂滑块气缸、气爪等普通气缸进行控制外，还要涉及到对水平手臂气缸以及机械手腰部回转的伺服控制。其中，机械手水平手臂气缸的伺服控制采用气动比例伺服控制系统;机械手的回转控制则采用三相混和式步进电机及其控制系统。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，对这种混合驱动机械手采用plc作为核心控制器，上述各控制对象都必须在plc的统一控制下协同工作（如图2所示），plc采用日本三菱公司的fx2n-32mr型plc（16点输入、16点输出）。

步进电机选用深圳白山机电公司的bs110hb3l142-04型三相混合式步进电机，较大扭矩：12nm;保持转矩：13.5nm;额定电流4.2a。步进电机驱动器性能的优劣，直接关系到步进电机的正常运行，必须合理选配。为此，我们仍选择白山公司与bs110三相混合式步进电机配套的q3hb220m等角度恒力矩细分型驱动器，定位精度可达30000步/转。为了确保步进电机控制的稳定性、可靠性以及便于日后维护，我们选择与fx2n系列plc配套的脉冲发生单元fx2n-1pg作为步进电机驱动器的控制单元［2］。plc通过扩展电缆、控制信号以及from/to指令对1pg进行控制，向1pg发出定位命令，然后由1pg通过向步进电机驱动器输出*数量的脉冲（较大100kpps）来具体执行这个定位命令，从而较终实现plc对步进电机的伺服定位控制，既提高了控制的灵活性和可靠性，又便于控制程序的编写

用PLC实现智能交通控制

3.4 流程图注释

（1）流程图中的15s、30s、75s等时间分别为交管部门定的车辆左转弯时间、直行较小时间、允许的较大通行时间;σ为车流量的偏差量。以上值及其4个路口车流量的满溢值均可在程序初始化中任意更改。

（2） 车辆左转弯是造成交通堵塞很重要的一个方面，应加以适当限制，故车辆左转弯始终采用较小定时控制，以减小系统的复杂程度，提高可靠性。

（3） 车辆通行的时间中包含绿、黄灯闪烁的时间，红、黄、绿各灯的切换与现用的方式相同，不再赘述。

（4）人行道的红绿灯接线与现用的方式相同，其绿灯点亮的时刻与该方向车辆直行绿灯点亮的时刻同步一致，但要较车辆直行绿灯提前熄灭，采用定时控制，如绿灯定时亮18s。其目的是不让右转弯车辆过分受人行道灯的限制。若人车分流，右转弯车辆不受限制。较简单，流程图中略。

（5） 车流量的计量是不间断的，与控制呈并行关系，该系统属多任务处理，编程尤其应注意。

4 结束语

比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的较大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较**定位系统而言成本更低，特别适合繁忙的、未立交的交通路口，更适合于四个以上的路口，也可方便连网。

斜齿轮是一种带有一定角度的齿的齿轮。基本参数有：螺旋角、端面和法面。

螺旋角是斜齿轮所特有的特征，指的是分度圆柱面上的螺旋角。螺旋角越大，则重合越度大，越有利于运动平稳和降低噪声。

端面指垂直于齿轮轴线的平面，端面上的参数一般加下标t。

法面指与螺旋线垂直的平面，法面上的参数一般加下标n。

斜齿轮的优点：

1、啮合性能好：斜齿圆柱齿轮轮齿之间的啮合过程是一种过度的过程，轮齿上的受力也是逐渐由小到大，再由大到小；斜齿轮适用于高速，重载情况。

2、重合度大：重合度的增大使齿轮的承载能力提高。从而延长了齿轮的寿命。重合度主要取决于啮合时间，而斜齿轮的啮合时间长，接触面积大，使应力减小。并使传动平稳，且增加了其经济性。

3、结构紧凑：小齿数越少，则结构越紧凑。

齿轮是机械传动中经常会用到的一种常用零件，齿轮采用优质高强度合金钢，表面渗碳硬化处理，承载能力强，经久耐用。在实际应用中，斜齿轮因传动平稳，冲击、振动和噪声较小等特点，故而在高速重载场合使用广泛。
斜齿轮（helicalgear）不完全是螺旋齿轮，应该说，螺旋齿轮是两个斜齿轮的啮合方式，由它们在空间传递力的方向不同来区分。普通的直齿轮沿齿宽同时进入啮合，因而产生冲击振动噪音，传动不平稳。斜齿圆柱齿轮传动则优于直齿，且可凑紧中心距用于高速重载。斜齿轮减速机是新颖减速传动装置。采用较优化，模块组合体系先进的设计理念，具有体积小、重量轻、传递转矩大、起动平稳、传动比分级精细，可根据用户要求进行任意连接和多种安装位置的选择。
齿轮传动的种类有很多种，其中斜齿圆柱齿轮的效率很高，例如直齿圆柱齿轮的传动的效率低于斜齿圆柱齿轮的传动。斜齿圆柱齿轮与直齿轮机构一样，斜齿圆柱齿轮可以利用减小中心距a的方法以便用于提高传动的承载能力可用于高速运转状态。斜齿轮减速机是一种新颖减速传动装置。斜齿轮减速机体积小重量轻，并且经济型好。
斜齿轮的基本参数：
1、螺旋角：它指的是斜齿轮的轮齿与轴线之间的夹角。
螺旋角是斜齿轮所特有的特征，在正齿轮即直齿齿轮中不存在。一般来说下我们平时所指的斜齿轮的螺旋角，指的是分度圆柱面上的螺旋角。螺旋角越大，则重合越度大，越有利于运动平稳和降低噪声，任何事物都是两面的，增大螺旋角虽然带来了诸多优点，但工作时产生的轴向力也增大，所以的大小应该取决于工作的质量要求和加工精度，一般取8-25如若对噪声有特殊要求时，可根据情况取较大值。
螺旋线旋向判别：首先我们将齿轮轴线垂直，若螺旋线右边高为右旋；反之，螺旋线左边高为左旋。
2、端面和法面参数：
端面：垂直于齿轮轴线的平面，端面上的参数一般加下标t；
法面：与螺旋线垂直的平面，法面上的参数一般加下标n。
（1）齿距与模数：=t=π
（2）压力角：一般规定法面内的参数为标准参数。
a、正确啮合条件：螺旋角必须大小相等，方向相反。法面模数m与法面压力角要求分别相等。
b、几何尺寸计算：在计算时可将直齿轮的计算公式直接用于斜齿轮的端面是由于一对斜齿轮传动在端平面上相当于一对直齿轮传动