基于液压机械手的绿化带自动浇灌装置设计.pdf

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第6期(总第175期)
机械工程与自动化
N
2012年12月
MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION
文章编号:1672-6413(2012)06-0083-02
基于液压机械手的绿化带自动浇灌装置设计
王增娣,薛林
(广东省高级技工学校/广东省技师学院,广东博罗516100)
摘要:介绍了基于液压机械手的自动浇灌装置的系统结构、工作过程,完成了液压系统、PLC控制系统的
设计,编写了FX1N一24MT可编程控制器下的控制程序。该绿化带自动浇灌装置以PLC为控制核心,采用
液压缸、步进电机和酒水喷头为主要执行元件,保证了设备的可靠性和灵活性。
关键词:液压机械手;浇灌装置;PLC控制
中图分类号:TP241
文献标识码:A
0引言
位置安装有光电传感器,用以控制安装在喷头上的出
城市道路两旁的録化带具有美化城市、消除司机水阀(二位二通电磁换向阀)的接通与关闭以及喷头摆
视觉疲劳、净化环境、减少交通事故等作用,在城市占动缸的启停。
据着不可取代的重要地位。绿化带多以低矮的灌木和
(3)控制面板:含有控制机械手启/停、大臂旋转、
草坪为主,每隔一段时间就需要人工灌溉。人工灌溉工大臂升/降、小臂伸/缩的7个手动控制按钮,其中大臂
作强度大,喷洒不够均匀,当环境温度较低时,工人的工旋转、大臂升/降、小臂伸/缩为点动开关。
作环境相对恶劣,且会造成水资源浪费等现象。为此,1.2工作流程
本文设计了基于液压机械手的绿化带自动浇灌装置。
绿化带一般位于道路两旁,所采用灌木科植物的
自动浇灌装置的系统结构与工作过程
高矮不同,绿化带的宽度也不相同,这就使得机械手基
1.1系统结构
座的旋转角度、升降缸的升降高度、伸缩缸的伸出长度
自动浇灌装置主要由液压夹持机构、酒水喷头机存在差异,对这3个系统操作均采用手动调节
构、液压控制系统和电气控制系统等几部分组成,其系
系统工作流程为:①判断绿化带位于酒水车的哪
统结构如图1所示。
侧,如果处于左侧,按大臂旋转按钮,大臂的摆动缸
缔回
做180°旋转;②操作者根据绿化带中植物的高矮,按
伸出
住大臂升/降按钮调整大臂升降缸的上升距离;③操作
者判断绿化带的宽度,按住小臂伸/缩按钮调整小臂伸
左摆45°
右摆45
上升下降
夹具グ喷头
缩缸伸出距离使喷头处于绿化带带宽中心位置;④放在
光电传感器
洒水车后斗中的浇灌装置随洒水车缓慢前行;⑤按下启
180°旋转轴
动按钮,带动喷头摆动,摆动缸做开虔为90°左右旋转,
同时控制喷头出水的二位二通电磁阀得电,喷头出水
图1酒水装量结构示意图
⑥当光电传感器检测不到绿化带中的绿色植物时,喷头
(1)液压夹持机构:为了让洒水装置在非工作状摆动缸的电磁阀失电,同时控制喷头出水的二位二通电
态下节省空间,采用四自由度的液压机械手,它能够完磁阀失电,喷头停止出水;⑦酒水过程结束或水箱无水
成转动、升降、伸缩、摆动动作,机械手取代人手工作负需要加水时,按下停止按钮,浇灌装置的各执行缸回原
责酒水喷头的位置调整和摆动工作,喷酒均匀
点。该自动浇灌装置的工作流程图见图2。
(2)洒水喷头机构:为一圆形喷头,喷头正面中间2液压机械手回路设计
收稿日期:2012-05-14;修回日期:2012-06-20
作者简介:王增娣(1980-),女,器龙江兰西人,讲师,硕士,主要从事PIC控制技术、液压技术方面的科研和教学工作。
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机械エ程与自动化
2012年第6期
该自动浇灌装置的液压机械手系统主要由大臂摆输出类型为继电器,满足控制要求。
动缸、大臂升降缸、小臂伸缩缸、喷头摆动缸、压力继电3.1 PLC I/O地址分配及功能
器、单向节流阀和4个三位四通电磁换向阀等组成。
表2为PLCI/O地址分配表
系统工作压力由溢流阀调整,由相应电磁阀来控制各
亵1液压机械手动作顺序表
液压缸工作。液压机械手系统原理图见图3。
1YA2YA3YA4YA5YA5YA7YABYALPSL2PS
大臂摆动缸摆出180°+
开始
大摆动缸探回
带动喷头的摆动
大臂升降缸上升
缸做开度为90
大臂升降缸下降
绿化带处子
的反复摆动
へ酒水车左:
小臂伸缩缸伸出
小臂伸缩缸缩回
喷头开关
打开出水
摆动缸原位
大旋转缸
(垂直线以左45°)
十
旋转180°
光电传感器Y
摆动缸90°位
(垂直线以右45)
++
大臂升降
检测到绿色?
缸上升
表2PLCI/O地址分配表
小伸缩
摆动缸停摆,同时
输入
输出
缸伸出
喷头开关关阴
PLC
输人点
功能说明
出点
功能说明
按下启动技钮
绿化带浇
XO
SB1(开始按钮)
Yo「1YA(基座摆动缸摆出
电磁网)
工作结束?
SB2(停止按钮)
2YA(基座摆动缸摆回电
磁阀)
按下停止按钮
x2B(光电传感器)Y213YA(升降缸上升电磁阅」
机械手复位停止
X3「1P2(基座摆动缸摆回限位)Y34YA(升降缸下降电磁阅)
X42B2(升降红下降限位)Y
5YA(伸缩缸电磁阀)
结東
3B2(伸缩缸缩回限位)Y
6YA(摆动缸电磁関
1PS压力继电器
Y67YA(摆动缸左摆电磁阀
图2自动浇装工作流程图
2PS压力继电器
Y78YA(摆动缸右摆电磁阀)
大摆动缸大升降缸小臂伸缩缸喷头摆动缸
X10sB3手动基座摆动缸摆出」Y109YA(喷头开关电磁阀)
X11SB4手动基座摆动缸摆回
12(SB5手动升降缸上升
x131sB6手动升降缸下降
y
X14SB7手动伸缩缸伸出
x15SB手动伸缩缸缩回
1xT+A3新中X4 YA 5YAD洲?+X6A
3.2软件设计
TA DHHXK 8YA
设复位状态为大臂摆动缸摆回、大臂升降缸下降、
小臂伸缩缸缩回、喷头摆动缸摆回。按下浇灌装置的
开始按钮(启动原点位),浇灌装置通电启动后,大臂摆
动缸、大臂升降缸、小臂伸缩缸的动作因绿化带的位
置、植物的高矮、带宽的问题均采用点动控制,洒水结
图3液压机械手系统原理图
束后,按下停止按钮,系统的复位为顺序动作过程。
图3中,带动喷头摆动的摆动缸的摆动角为90°。
在洒水车带动浇灌装置缓缓前行浇灌绿化带的过
但在安装时要让该摆动缸的45角位置垂直地面向程中,光电传感器的作用为检测绿化带,当车开离绿化
下,这样摆动缸就可以带动喷头做左右各为45°的对带光电传感器检测不到绿化带时,喷头摆动缸停摆,同
称摆动,以此来扩大酒水的范围。为了使喷头摆动缸时喷头出水开关关闭,实现自动控制过程。
左右摆动具有连贯性,在该液压