基于S7-200Smart PLC的菌棒码垛机械臂控制系统设计

黄文彬，郝晨君，孙宇鹏，夏雪婷

（南阳理工学院 智能制造学院，河南 南阳473004）

随着工业的发展，在生产加工过程中对机械臂的控制精度和运行速度的要求逐渐变高，而电机正是机械臂运动的动力来源，所以电机的控制精度和运行速度就决定了机械臂的精度和速度，而多自由度机械臂还需要多个电机之间能够协同运行，使该运动机构的稳定性和可靠性得到了保证。该课题三自由度机械臂，用于一体化菌棒智能设备中的菌棒输出单元，实现菌棒码垛功能。多个运动部件之间协同运行的机械性能反映了运动控制系统的可靠性和稳定性，本文设计的X-Y-Z三自由度运动控制系统由可编程控制器、步进驱动模块、两相四线步进电机、位置传感器和机械结构以及上位机组态的运动监控系统组成，可实现X-Y-Z三维空间内任意位置坐标的精确定位和运行速度控制。该运动控制系统所使用主要元件清单见表1。

表1 X-Y-Z三自由度运动控制工作台主要元件清单

1 运动方式

X-Y-Z三自由度机械臂运动控制系统以S7-200SM ART PLC为核心部件可通过改变输入的运动速度、运动方向和位置坐标实现机械臂的运动控制具体功能如下：

（1）具有“开始”“停止”“复位”“急停”“位置保存”等功能，并可进行手动/自动操作方式切换。

（2）复位完成后，在自动控制方式下可以按手动示教保存到运动位置信息自动运行，运动轨迹如图1所示。

图1 三自由度机械臂运动轨迹

（3）在手动操作模式下，可实现机械臂在X-Y-Z三维空间任意位置的点动运动控制和位置信息保存。……