2011 年 第 11 期 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION ○机械与电子○ 科技信息 三菱 PLC 在机械手定位控制中的应用 寇 舒 王进满 彭海兰 （嘉兴职业技术学院 浙江 嘉兴 314100） 【摘 要】本文以 YL-335B 型自动生产线实训考核装置为背景，以传输单元为例重点讲述了 PLC 对机械手自由转动 的 控 制 ，指 出 伺 服 电 机在机械手定位中的应用，大大提高了置位的准确度，并用 PLC 对其进行速度控制，增强了其应用性。 该设备使用效果良好，成本低，同时具备 在三维空间内大范围作业的功能。 【关键词】自动化生产线；PLC 机械手；伺服电机 【Abstract】The context of YL-335B automated production line, this article is intended to the manipulator control by PLC ,transmission unit as an example，puts forward that the servo motor improves the accuracy of positioning of manipulator, as well as speed control by PLC, this is worth using in practice. It is low cost, effect and has the function of working in the three-dimensional space. 【Key words】Automated production line；PLC；Manipulator; AC servo motor 流程如图 1 所示。 通 过 分 析 得 知 在 机 械 手 工 作 过 程 中 主 要 需 要 对 其 初 态 回 原点 复 位和定位进行控制。 本文以初态回原点复位为例说明采用 FX1N 绝对 位置控制指令对伺服电机定位进行控制。 FX1N 绝对位置控制指令分 别 有 原 点 回 归 指 令 FNC156 （ZRN）、相 对 位 置 控 制 FNC158(DRVI)、绝 对位置控制 FNC159(DRVA)。 原点回归指令主要用于上电时和初始运 行时，搜索和记录原点位置信息。 相对位置控制指令是指定当前位置 到目标位置的位移量（以带符号的脉冲数表示 ），绝对位置控制指令是 直接指定目标位置对于原点的坐标值（以带符号的脉冲数表示）。 初态 回原点复位程序如图 3 所示。 图 1 机械手工作流程 图 3 初态回原点复位程序 3 总结 PLC—交 流 伺 服 的 位 置 控 制 系 统 控 制灵 活 ， 响 应 迅 速 ， 通 过 在 YL-335B 上 的 应 用 表 明 ，PLC—交 流 伺 服 的 位 置 控 制 系 统 定 位 精 准 、 重复精度高，工作可靠，适合应用于工业中单调 、频繁的搬运和抓取工 作。 科 ● 【参考文献】 ［1］三菱 FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC 系列编程手册． ［2］松下伺服 A4 用户手册． ［3］张莉松．伺服系统原理与设计[M]．北京：北京理工大学出版社，2006． ［责任编辑：张慧］ 0 引言 自动化 生 产 线 是 由 自 动 执 行 装 置 ，经 各 种 检 测 装 置 ，按 生 产 工 艺 要求的程序，自动进行生产作业的流水线。 其综合应用机械技术、控制 技术、传感技术、驱动技术、网络技术等。 机械手广泛使用到自动化生 产线中的装卸工件、定位夹紧、工件在工序间的输送和包装等部分。 1 硬件组成 1.1 FX1N 系列 PLC 本文选择的 PLC 类型为 FX1N 系列，因为该系列是一款功能很强 大的小型 PLC。 特别是所具有的定位和脉冲输出功能 ，使得在不增加 其它运动控制模块的情况下， 可以直接对伺服系统进行控制。 而且由 于需要输出驱动伺服电机的高速脉冲 ，PLC 应采用晶体管输出型。 同 时 要 实 现 机 械 手 三 个 自 由 度 （包 括 升 降 、伸 缩 、气 动 手 指 夹 紧/松 开 和 沿垂直轴旋转的四维运动）的控制所需的 I/O 点较多。 基于上述考虑， 选用三菱 FX1N-40MTPLC,共 24 个输入点，16 个晶体管输出。 1.2 伺服电机及其驱动器 伺服电机和伺服驱动器需要一起配合使用组成伺服系统 。 在 YL- 335B 的输送单元中，采用了松下 MHMD022P1U 永磁同步交流伺服电 机及 MADDT1207003 全数字交流永磁同步伺服驱动装 置 作 为 运 输 机 械手的运动控制装置。 松下的伺服驱动器有位置控制、速度控制、转矩 控 制 、位 置/速 度 控 制 、位 置/转 矩 、速 度/转 矩 、全 闭 环 控 制 这 七 种 控 制 运行方式。 伺服系统用作定位控制时是一个三闭环控制系统 ，位置环 作为外环，电流 环 和 速 度 环 是 两 个 内 环 ，这 样 的 系 统 结 构 提 高 了 系 统 的快速性、稳定性和抗干扰能力。 在足够高的开环增益下，系统的稳态 误差接近为零。 值得注意的是伺服驱动器投入使用之前必须对一些重 要参数进行设定 ，才 能 达 到 控 制 的 目 的 ，可 以 通 过 调 试 软 件 或 者 驱 动 器上的面板进行设置。 1.3 机械手装置 （1）传感器 本 文 介 绍 的 装 置 是 通 过 安 装 传 感 器 发 送 控 制 信 号 以 实 现 机 械 手 自由度的准确控制，保证每个工序依次按要求正常工作 。 因此在本设 备中的关键部位均装有磁性开关作为控制信 号 输 入 到 PLC 以 便 对 机 械手工作状态进行正确反应及控制。 （2）电磁阀 针对机械手工作要求，机械手由气爪、伸缩气缸、回转气缸和提升 气缸组成。 其中气爪和回转气缸由二位五通双向电控阀控制 ，伸缩气 缸和提升气缸由二位五通单向电控阀控制 。 2 电气控制设计 机械手的工作过程实际包括两个方面，一是电机驱动机械手的定 位控制，二是机 械 手 到 各 工 作 单 元 物 料 台 上 抓 取 或 放 下 工 件 ，其 工 作 114