技术
基于S7.200的多关节机械手的PLC控制
刘斌1，王立梅2
(陕西科技大学电气与信息工程学院。陕西西安710021)
摘要：传统的自动控制装置在机械手控制过程中，由于可靠性差，故障多、维修困难等原因，已经不能满足机械手控制的需求.以多关节机械手为研究对象，采用西门子S7—200可编程控制器(PLC)对其电机驱动装置进行顺序控制，可以较好的解决这一问题，文章详细讨论了多关节机械手系统的机械结构.工作原理及PLC系统控制，给出了PLC控制中若干关键问题的解决方案，实践证明，该控制系统有效地提高了系统的抗干扰能力，实现了系统的智能化和柔性化.
关键词：机械手：PLC;控制系统
s7.200 PLC(Program Logic Controler)是德国西门子公司生产的小型可编程控制器，具有良好的可扩展性、价格低廉、指令功能强大，十分适合在机械手控制系统中应用.但一般在工业机器人执行机械手机构多为形状简单的夹钳式、托持式、吸附式等结构，其结构和抓握目标物的原理决定了其有限的抓握功能.随着机器人应用范围的日益扩大和向智能化、拟人化方向的发展，其手部也有多指多关节的拟人化要求;另外在工伤、事故中断手的残疾人也需要功能价格比高的多关节机械手.为此我们研制出一套新的基于s7.200 PLC的多关节机械手控制系统，该系统动作简便：线路设计合理、具有较强的抗干扰能力，保证了系统运行的可靠性，降低了维修率，提高了工作效率.由于PLC控制受环境的限制，在使用过程中会受各种干扰，影响系统的可靠性，因此必须采取各种抗干扰措]沲’以提高控制系统的可靠性机械结构.多指多关节的机械结构是最理想的机器人手爪，其每个手指的名r5,-关节都各有一台独立的电机驱动，并配有传感和控制系统，使手爪能完全模拟人手动作.当抓取的目标物各边形状与手爪中心不对称时，每个手指各关节的弯曲程度可以不同，手爪对被抓物体的形状具有适应性.先接触物体的手指其指关节产生较大的抗力而不能弯曲，而其他未接触到物体的手指将继续弯曲，直到每—个手指都接触物体.
2 PLC控制系统设计
1.1总体设计’
PLC控制系统设计时不能过分依靠PLC本体，使用外部继电器能够完成控制要求的，应使用外部继电器.系统电机采用自耦降压启动，由于设计时取消外部时间继电器，采用启动信号直接输入PLC，经PLC内部计时器输出运行信号，启动时间难于精确确定，而且负荷变化将引起启动时间变化，从而当用户想要调整启动时间时就比较困难，‘需要具备PLC编程知识及相关编程工具，而一般的用户或电工并不具备这样的条件，因此采用PLC内部计时器作为启动时间控制就颇费周折，也不利于现场控制及日后维护.PLC的自动控制程序的编写方很多，根据多关节机械手的特点，要求每—个动作严格按顺序执行，因此采用步进指令编写，以保证机械手的运行有条不素.在顺序及联锁控制中，涉及平行并联关系的机号，考虑到操作上的便利，让PLC能自动选择运行电机，方便电机在运行过程中能够有选择的运行.联锁关系为四级，见图1所示，前两级中有并列选择运行的电机(D1，D2，D3，D4).
