气动机械手的自动控制和上位机监控设计(2)

气动机械手的自动控制和上位机监控设计

图1 气动机械手自动控制系统整体结构图

松下FP1-C40是机械手系统的控制器，通过编程实现对机械手装置的控制，以组态软件为开发平台，实现上位机实时监控。稳压电源为PLC、电控阀、电感式接近开关及色彩识别元件供电，空气压缩机为气缸动作提供动力。通过电感式接近开关信号变化，借助电控换向阀改变气缸的运动方向，实现机械手抓取和松开物块，及机械大小臂前后、上下动作，完成传送物块任务。色标传感器用来检测物块的颜色，使机械手装置分拣不同颜色的物块到指定位置。

1.2 机械手控制系统I/O接线

此机械手控制系统共有33个I/O点，其中22个输入点，11个输出点，根据I/O分配表，焊接电感式接近开关、色标传感器，以及电控换向阀的电源线、信号线于输入输出端子排，其中PLC面板上的COM均与电源的正极相连，上面的输入/输出端子均与COM在PLC的内部相连。现场的接线面板上COM均与电源的负极相连，现场的输入/输出元件的负极均与COM在现场面板的内部相连，从而构成控制回路。机械手控制系统I/O接线如图2所示，其中，实线表示正极引线，虚线表示负极引线。

气动机械手的自动控制和上位机监控设计

图2 机械手控制系统I/O接线图

2机械手控制系统软件设计

2.1 机械手控制系统程序流程图设计

根据机械手控制系统的工作要求，即把三种不同颜色的物块搬运到指定位置，机械手图3 机械手控制系统程序流程图

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2.2机械手控制系统下位机程序设计

FPWIN-GR软件是松下电工为其FP类型可编程控制器提供的编程软件。FPWIN GR除有编写、修改程序等基本功能外，该软件也支持PLC在线状态监控等功能。

此机械手控制系统的程序包括物料台传送物块、机械手1取放物块、中间传送台传送物块、色彩识别定位物块存放位置和机械手2取放物块五部分，这里只分析色彩识别定位物块存放位置程序，程序如图4所示。当中间检测开关检测到的物块是黑色的时，X14、X15均处于断开状态，10号和11号气缸均不动作，物块放到1号槽；当检测到的物块是粉红色时，X14处于闭合状态，X15处于断开状态，通过中间寄存器R4使10号气缸动作，物块放到2号槽；当检测到的物块是白色时，X14、X15均处于闭合状态，，通过中间寄存器R5使10号和11号气缸均动作，物块放到3号槽。另外，当定时器T93延时到，10和11号气缸均复位。

图4 通过色彩识别定位物块存放位置程序

2.3下位机控制程序调试

FPWIN GR软件与PLC的通信使用RS232串口通信，与编程计算机相连的是RS232C端，与PLC相连的是RS422端。FPWIN GR编程软件与PLC通信调试经验总结如下：

1) 当PLC上载或者下载程序时，PLC必须处于PROG状态，不能处于RUN状态，而且PLC不能与上位机监控软件处于通信状态，否则操作会失败。

2) FPWIN GR编程软件内设定的COM口与PLC和计算机相连的COM口必须一致，而且通讯参数设置应相同，否则通信会失败。

3) 程序编译后，若没经过FPWIN GR软件总体检查，且程序编写有错误时，程序可以下载到PLC，但运行时程序不会被执行，故在下载程序到PLC时，应先对程序进