高频淬火机械手PLC控制系统设计

　　1)PLC的选型

　　可编程控制器(PLC)种类非常多，我们选用PLCHW—S20ZA220T。这刚好满足本次设计所需的外部8个开关量和1个模拟量输入信号，4个开关量输出信号，而且点数还有余量。由于两个传感器是属于NPN晶体管型，因此选择NPN晶体管型PLC。

　　2)PLC的VO地址分配及外部接线设计该机械手中系统需要数字量输入8点，数字量输出量4点，1个温度模拟量输入。输入包括6个磁性开关，1个急停按键和1个复位按钮。输出包括控制3个电磁阀的信号，1个控制继电器的信号。模拟量输入包括红外高温传感器输入值为0—10 V的电压。PLC的VO地址分配如表2所示。

　　外部24 V电源作为输出端口电磁阀的电源，而PLC内部提供的24 V电源作为输入传感器和红外高温传感器的电源，保证输入输出电源的隔离，提高抗干扰能力；il摸屏与PLC的编程接口相联接，具体见图3所示。

图3 PLC线路连接图

　　3)温度采集

　　对于小工件，从常温高频加热到900°，一般不到10 s，时间非常短暂。因此对传感器的反应速度要求就特别高，响应时间时间必须控制在200 ms以内，否则误差较大。由于接触式传感器热传导比较慢，有明显的滞后，因此不宜采用。综合考虑红外线和光纤非接触式温度测温仪的性价比，最终选择了德国欧普±(Optris)红外测温仪CTLT20，其量程： -40℃ ～900 oC，响应时间：150 ms,，误差1％之内，该测温仪已进行线性补偿，线性度好，可以较好实现对温度的采集。

　　红外测温仪输出为0～10 V或者4～20 mA的模拟量，首先设置好模拟量与数字量之间对应关系，即模拟量最小值对应测温仪温度测量范围的最小值，模拟量最大值对应测温仪温度测量范围的最大值；再利用PLC的A／D模块进行温度采集，得到数字量的温度值；最后，在PLC程序中判断是否到达设定温度值，并执行相应动作，同时在显示屏上实时显示相应的温度值和动作信息。

　　4)PLC程序设计

　　当工件放好之后，按下触摸屏上的启动按钮，夹紧气缸夹紧工件，之后推料气缸运送工件到指定位置，然后启动高频机加热，到设定温度停止加热，退回并松开工件进行淬火，然后返回原点。如此循环，一步步自动执行下去，省去了大量的人力与体力，大大提高了工作效率。

　　高频淬火机械手主要有3种运行方式：自动模式、手动模式、回原点模式。因此采用1个主程序和4个子程序块，即把自动模式、手动模式、回原点模式和触摸屏显示控制部份，分别单独设计成一个子程序。如果需要运行哪种模式，在触摸屏中按下相应的按键，在主程序中就可以调用相应子程序。采用子程序方法，可以减少系统的扫描时间，提高系统的执行速度，同时增强程序的可读性、可移植性，也方便了调试。