MOTEC:机器人三维核材料检测系统在应用

图1 设备外观图

一、 引言

      三维核材料检测系统是对核材料的性质和其放射参数的测量，分析的设备。原有的设备大都使用半自动手工定位，定位准确性差，故障机率比较高，设备稳定性差，可能经常需要维护，由于属于放射性场所，对操作人员的身体危害比较大。本文介绍了基于PLC控制的自动化测量设备，在保证测量效果的情况下，大大提高了测量速度和精度，避免了核污染对操作者的危害。

二、设备简介

2.1 设备的构成简介

       该设备主要由X，Y，Z轴步进电机，传动导轨，减速机，垂直轴保护制动器，两端限位开关，定位用的光栅尺、数码显示表，触摸屏，上位机操作软件组成。三个步进电机通过减速机增大扭矩后带动导轨完成测量装置的定位。其速度通过PLC来控制，测量位置有外部光栅尺进行反馈，以达到闭环测量的效果。测量分为两种，单点定位测量和多点连续测量，设备的正负行程端头都有机械和电气限位，以保证检测设备的安全运行。全部操作可通过触摸屏和上位机软件两种形式控制，从而避免了核污染对人体的危害。

2.2 设备的工作流程

       设备工作于两种方式，即自动控制方式和手动控制方式。自动工作方式满足了高效率的测量需求，而且根据现场的需要会有局部位置调试，所以触摸屏上设置了手动功能。

                  图2 触摸屏手动操作图

三、控制系统的软硬件设计

3.1、PLC的选择

       在该设备中，产生输入控制信号的设备有6个限位开关，输出设备主要有：3路脉冲输出，但是考虑到设备将来升级和扩展功能，所以采用松下FPX-C60T，晶体管输出型。

图3 PLC控制器接线图

3.2 软件设计

参数设置部分程序

 图4 PLC程序（参数设置部分）

3.3检测部分程序

图5 PLC程序（检测部分）

3.4根据设备的工作流程和用户的实际要求，PLC控制流程图如下

图6 系统流程图

四、设备优点

       双上位控制系统，可保证系统安全稳定运转，不停机，并且能适用于远端操作。控制器采用PLC，PLC是以单片机为核心专门用于工业过程自动化控制的电子器件，具有极高的可靠性和稳定性。本系统选用松下公司的FPX-60T系列。执行机构采用德国百格拉步进电机和德国ROBOWORKER公司的直角坐标机器人联动组成。它具有运动速度快、定位精度高、使用寿命长、承载大等特点。非常适用于搬运、码垛、涂胶、检测等设备。为了保证悬臂轴的进度和刚性，X轴运用双轨结构，两根轨通过滑块进行刚性连接。