西門子6GK7243-1GX00-0XE0大量現(xiàn)貨

隨著社會(huì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對(duì)生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來(lái)源簡(jiǎn)便以及不污染環(huán)境、組件價(jià)格低廉、維修方便和系統(tǒng)等特點(diǎn)，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。本文講述的氣動(dòng)機(jī)械手有氣控機(jī)械手、XY軸絲杠組、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)基座等機(jī)械部分組成。主要作用是完成機(jī)械部件的搬運(yùn)工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中，使零件搬運(yùn)、貨物運(yùn)輸較快捷、便利。

一.  四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作過(guò)程

機(jī)械手結(jié)構(gòu)如下圖1所示，有氣控機(jī)械手(1)、XY軸絲杠組(2)、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)(3)、旋轉(zhuǎn)基座(4)等組成。

其運(yùn)動(dòng)控制方式為：(1)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)角度為360°的氣控機(jī)械手(有光電傳感器確定起始0點(diǎn))；(2)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠組件使機(jī)械手沿X、Y軸移動(dòng)(有x、y軸限位開(kāi)關(guān))；(3)可回旋360°的轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)能帶動(dòng)機(jī)械手

及絲杠組自由旋轉(zhuǎn)(其電氣拖動(dòng)部分由直流電動(dòng)機(jī)、光電編碼器、接近開(kāi)關(guān)等組成)；(4)旋轉(zhuǎn)基座主要支撐以上3部分；(5)氣控機(jī)械手的張合由氣壓控制(充氣時(shí)機(jī)械手抓緊，放氣時(shí)機(jī)械手松開(kāi))。

其工作過(guò)程為：當(dāng)貨物到達(dá)時(shí)，機(jī)械手系統(tǒng)開(kāi)始動(dòng)作；步進(jìn)電機(jī)控制開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)另一路步進(jìn)電機(jī)控制橫軸開(kāi)始向前運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)到達(dá)正好抓取貨物的方位處，然后充氣，機(jī)械手夾住貨物。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)縱軸上升，另一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫軸開(kāi)始向前走；轉(zhuǎn)盤直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使機(jī)械手整體運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到貨物接收處；步進(jìn)電機(jī)再次驅(qū)動(dòng)縱軸下降，到達(dá)*位置后，氣閥放氣，機(jī)械手松開(kāi)貨物；系統(tǒng)回位準(zhǔn)備下一次動(dòng)作。

二 控制器件選型

為達(dá)到精確控制的目的，根據(jù)市場(chǎng)情況，對(duì)各種關(guān)鍵器件選型如下：

1. 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器

機(jī)械手縱軸(Y軸)和橫軸(X軸)選用的是北京四通電機(jī)技術(shù)有限公司的42BYG250C型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，步距角為0.9°/1.8°，電流1.5A。M1是橫軸電機(jī)，帶動(dòng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)伸、縮；M2是縱軸電機(jī)，帶動(dòng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)上升、下降。所選用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是SH-20403型，該驅(qū)動(dòng)器采用10～40V直流供電，H橋雙較恒相電流驅(qū)動(dòng)，較大3A的8種輸出電流可選，較大64細(xì)分的7種細(xì)分模式可選，輸入信號(hào)光電隔離，標(biāo)準(zhǔn)單脈沖接口，有脫機(jī)保持功能，半密閉式機(jī)殼可適應(yīng)較惡劣的工況環(huán)境，提供節(jié)能的自動(dòng)半電流方式。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)，保證了驅(qū)動(dòng)器可適應(yīng)較寬的電壓范圍，用戶可根據(jù)各自情況在10～40VDC之間選擇。一般來(lái)說(shuō)較高的額定電源電壓有利于提高電機(jī)的高速力矩，但卻會(huì)加大驅(qū)動(dòng)器的損耗和溫升。本驅(qū)動(dòng)器較大輸出電流值為3A/相(峰值)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器面板上六位撥碼開(kāi)關(guān)的第5、6、7三位可組合出8種狀態(tài)，對(duì)應(yīng)8種輸出電流，從0.9A到3A以配合不同的電機(jī)使用。本驅(qū)動(dòng)器可提供整步、改善半步、4細(xì)分、8細(xì)分、16細(xì)分、32細(xì)分和64細(xì)分7種運(yùn)行模式，利用驅(qū)動(dòng)器面板上六位撥碼開(kāi)關(guān)的第1、2、3三位可組合出不同的狀態(tài)。

2. 伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器

機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作采用松下伺服電機(jī)A系列小慣量MSMA5AZA1G，其額定輸出50W、100/200V共用，旋轉(zhuǎn)編碼器規(guī)格為增量式(脈沖數(shù)2500p/r、分辨率10000p/r、引出線11線）；有油封，無(wú)制動(dòng)器，軸采用鍵槽連接。該電機(jī)采用松下公司*特算法，使速度頻率響應(yīng)提高2倍，達(dá)到500Hz ；定位**調(diào)整定時(shí)間縮短為以往松下伺服電機(jī)產(chǎn)品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全閉環(huán)控制功能，可彌補(bǔ)機(jī)械的剛性不足，從而實(shí)現(xiàn)高速定位，也可通過(guò)外接高精度的光柵尺，構(gòu)成全閉環(huán)控制，進(jìn)一步提高系統(tǒng)精度。具有常規(guī)自動(dòng)增益調(diào)整和實(shí)時(shí)自動(dòng)增益調(diào)整兩種自動(dòng)增益調(diào)整方式，還配有RS-485、 RS-232C 通信口，使上位控制器可同時(shí)控制多達(dá)16個(gè)軸。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為A系列MSDA5A3A1A，適用于小慣量電動(dòng)機(jī)。

3. 直流電機(jī)

可回旋360°的轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)有直流無(wú)刷電機(jī)帶動(dòng)，系統(tǒng)選用的是北京和時(shí)利公司生產(chǎn)的57BL1010H1無(wú)刷直流電機(jī)，其調(diào)速范圍寬、低速力矩大、運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、效。無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用北京和時(shí)利公司生產(chǎn)的BL-0408驅(qū)動(dòng)器，其采用24～48V直流供電，有起停及轉(zhuǎn)向控制、過(guò)流、過(guò)壓及堵轉(zhuǎn)保護(hù)，且有故障報(bào)警輸出、外部模擬量調(diào)速、制動(dòng)快速停機(jī)等特點(diǎn)。

4. 旋轉(zhuǎn)編碼器

在可回旋360°的轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)上，安裝有OMRON公司生產(chǎn)的E6A2增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，編碼器將信號(hào)傳給PLC，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的精確定位。

5. PLC的選型

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選用OMRON公司生產(chǎn)的CPM2A小型機(jī)。CPM2A在一個(gè)小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制、中斷輸入、脈沖輸出、模擬量設(shè)定和時(shí)鐘功能等。CPM2A的CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立單元，能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用問(wèn)題，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品。完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)、其它OMRON PC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力使四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手能方便的融合到工業(yè)控制系統(tǒng)中。

三 軟件編程

1. 軟件流程圖

流程圖是PLC程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。只有設(shè)計(jì)出流程圖，才可能順利而便捷地編寫出梯形圖并寫出語(yǔ)句表，較終完成程序的設(shè)計(jì)。所以寫出流程圖非常關(guān)鍵也是程序設(shè)計(jì)首先要做的任務(wù)。

四 結(jié)束語(yǔ)

四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手的各個(gè)動(dòng)作和狀態(tài)都由PLC控制，不僅能滿足機(jī)械手的手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)等操作方式所需的大量按扭、開(kāi)關(guān)、位置檢測(cè)點(diǎn)的要求，較可通過(guò)接口元器件與計(jì)算機(jī)組成PLC工業(yè)局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)絡(luò)控制。使四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手能方便地嵌入到工業(yè)生產(chǎn)流水線中。

  不同型號(hào)的PLC具有不同的硬件組成和性能指標(biāo)。它們的基本I／O點(diǎn)數(shù)和擴(kuò)展范圍，程序存儲(chǔ)容量往往差別很大。因此，在進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)之前，要對(duì)所用PLC的型號(hào)，硬件配置（如內(nèi)裝型PLC是否要增加附加I／O板，通用型PLC是否要增加I／O模板等）作出選擇。
    （1）輸入／輸出點(diǎn)  輸入點(diǎn)是與機(jī)床側(cè)被控對(duì)象有關(guān)的按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器和接觸器觸點(diǎn)等連接的輸入信號(hào)接口，以及由機(jī)床側(cè)直接連接到NC的輸入信號(hào)接口（如減速信號(hào)：*DECX，*DECY…，跳過(guò)信號(hào)：SKIP等）。
輸出點(diǎn)包括向機(jī)床側(cè)繼電器，指示燈等輸出信號(hào)的接口。設(shè)計(jì)者對(duì)被控對(duì)象的上述I／O信號(hào)要逐一確認(rèn)，并分別計(jì)算出總的需要數(shù)量。選用的PLC所具有的I／O點(diǎn)數(shù)應(yīng)比計(jì)算出的    I／O點(diǎn)數(shù)稍多一些，以備可能追加和變更控制性能的需要。
    （2）存儲(chǔ)容量  一般來(lái)說(shuō)，普通CNC車床順序程序的規(guī)模約1000步，小型加工中心約2000步。程序規(guī)模隨機(jī)床的復(fù)雜程度變化，設(shè)計(jì)者要根據(jù)具體任務(wù)對(duì)程序規(guī)模作出估算，并據(jù)此確定合理的存儲(chǔ)容量。  
    另外，所選擇PLC的處理時(shí)間，指令功能，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部繼電器的技術(shù)規(guī)格、數(shù)量等指標(biāo)也應(yīng)滿足要求。

1 概述

    在石油加工工業(yè)中，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)組是裝置設(shè)備的重要組成部分，如催化裂化裝置的主風(fēng)機(jī)、氣壓機(jī)組、煙氣輪機(jī)及汽輪機(jī)組等。這些機(jī)組功率大，運(yùn)行條件苛刻，控制系統(tǒng)復(fù)雜，是化工生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備。因此，對(duì)這些設(shè)備在突發(fā)事故中的保護(hù)是至關(guān)重要的?，F(xiàn)在各大石油化工企業(yè)普遍采用的是**ESD緊急停車系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高（上百萬(wàn)元）。針對(duì)上述情況，沈陽(yáng)石蠟化工有限公司80x104 t/a 重油催化裂化氣壓機(jī)組的聯(lián)鎖-自保系統(tǒng)采用了PLC 進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建，其在隨后的生產(chǎn)過(guò)程中表現(xiàn)穩(wěn)定，動(dòng)作可靠，多次在事故狀態(tài)下對(duì)機(jī)組及生產(chǎn)裝置實(shí)行了自我保護(hù)，杜絕了惡性事故的擴(kuò)大和蔓延，**了顯著的效果。

    2 工藝設(shè)備及主要聯(lián)鎖參數(shù)

    在催化裂化裝置中，從沉降器出來(lái)的油氣經(jīng)分餾塔分餾后得到粗汽油、柴油和富氣，富氣從分餾塔**出來(lái)經(jīng)氣壓機(jī)壓縮后送到穩(wěn)定塔，與粗汽油在穩(wěn)定塔內(nèi)充分互溶，得到穩(wěn)定汽油。在這部分流程中，氣壓機(jī)是較關(guān)鍵的設(shè)備，它的運(yùn)行是否平穩(wěn)直接影響著整個(gè)流程。如果氣壓機(jī)受到損壞，會(huì)對(duì)單位的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生較大的影響。因此，對(duì)氣壓機(jī)組的保護(hù)是至關(guān)重要的。該廠80x104 t/a重油催化裂化氣壓機(jī)組采用的是電機(jī)-氣壓機(jī)-汽輪機(jī)三機(jī)組，在裝置開(kāi)工時(shí)采用汽輪機(jī)啟動(dòng)機(jī)組，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速（6000轉(zhuǎn)）后開(kāi)啟電動(dòng)機(jī)，采用雙動(dòng)力三機(jī)組的形式，主要是為了增加機(jī)組運(yùn)行的可靠性。機(jī)組的主要聯(lián)鎖參數(shù)包括氣壓機(jī)軸位移**標(biāo)停車、汽輪機(jī)軸位移**標(biāo)停車、潤(rùn)滑油壓力低停車、密封油壓力低停車、汽輪機(jī)入口蒸汽流量低停車、汽輪機(jī)背壓低停車、機(jī)組轉(zhuǎn)速**標(biāo)停車、手動(dòng)緊急停車、供電跳閘停車等，這些量都是開(kāi)關(guān)量輸入，其中任意一項(xiàng)或多項(xiàng)出現(xiàn)，都要求PLC能迅速切斷汽輪機(jī)入口蒸汽速關(guān)閥和電機(jī)電源，同時(shí)關(guān)閉氣壓機(jī)入口閥，打開(kāi)放閥，以保證氣壓機(jī)及裝置的安全。

    3 方案的確定

    自保-聯(lián)鎖系統(tǒng)是指將影響裝置安全和設(shè)備安全的重要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、溫度等引入ESD（緊急停車系統(tǒng)）系統(tǒng)，由ESD監(jiān)測(cè)，并以顯著的聲光形式進(jìn)行報(bào)警，達(dá)到聯(lián)鎖條件時(shí)自動(dòng)實(shí)行聯(lián)鎖保護(hù)，**設(shè)備和裝置的安全，并打印出故障原因及時(shí)間，以利于事故分析。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品在功能和性能指標(biāo)上都得到了較大地豐富和完善，并以**受到用戶的歡迎。因此，從滿足工藝生產(chǎn)需求出發(fā)，考慮到安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性等因素，采用了OMRON公司生產(chǎn)的CPM2AH ?0CDR-A型PLC，并選用了OMRON公司的CX-Programmer軟件。

 4 系統(tǒng)構(gòu)成

    4.1 硬件構(gòu)成

 其中CPM2AH自帶I/O接口，可以接36點(diǎn)輸入，24點(diǎn)輸出，輸出形式是繼電器，并且通過(guò)RS232C串口與PC機(jī)1通訊。PC機(jī)1位于氣壓機(jī)控制室內(nèi)，使用的是bbbbbbs2000操作系統(tǒng)，通過(guò)CX-Programmer軟件與PLC通訊，實(shí)現(xiàn)組態(tài)、監(jiān)控及事故記錄功能。由于我廠采用分散控制、集中管理，因此要求在主控室也可以直接看到氣壓機(jī)的自保聯(lián)鎖狀態(tài)。因此，利用微軟的bbbbbbs2000的終端服務(wù)功能，在主控室設(shè)置了PC機(jī)2，將氣壓機(jī)控制室內(nèi)的PC機(jī)1作為終端服務(wù)端，主控室內(nèi)的PC機(jī)2作為終端客戶端，兩臺(tái)PC機(jī)因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn)，采取光纖以太網(wǎng)連接，在主控室內(nèi)的PC機(jī)2上，可通過(guò)終端服務(wù)功能運(yùn)行位于氣壓機(jī)控制室內(nèi)PC機(jī)1上的CX-Programmer軟件，對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)控及各種操作。

  其中，潤(rùn)滑油壓力及密封油壓力低停車采取三取二邏輯，汽輪機(jī)入口蒸汽流量及汽輪機(jī)背壓采取二取二邏輯，以減少由于現(xiàn)場(chǎng)儀表失靈造成的自保誤動(dòng)情況。為滿足不同的工況需要，特別設(shè)置了手動(dòng)緊急停車按鈕，放在操作臺(tái)的隱蔽位置，供工藝人員使用。每一項(xiàng)自保條件動(dòng)作，PC機(jī)都會(huì)按時(shí)間順序記錄下來(lái)，供事后分析。PLC系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是依據(jù)上述邏輯關(guān)系，以梯形圖方式編寫后寫入PLC中。在PC機(jī)中，可實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)、監(jiān)控，對(duì)輸入、輸出點(diǎn)可以強(qiáng)制狀態(tài)，以滿足調(diào)試、維護(hù)需要。

    5 結(jié)語(yǔ)

    本系統(tǒng)投入生產(chǎn)后，運(yùn)行良好，可靠性高，而且程序簡(jiǎn)潔，維護(hù)方便，保證了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，為工廠**了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，將在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中，逐步考慮采用雙PLC或三PLC冗余的方案，以達(dá)到較高的可靠性。

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