分析基于PLC技术的机械手控制系统设计的运用

郑钦通（汤浅蓄电池（顺德）有限公司,广东 佛山 528322）



分析基于PLC技术的机械手控制系统设计的运用

郑钦通
（汤浅蓄电池（顺德）有限公司,广东 佛山 528322）

摘 要：在科学技术日新月异的社会背景下，智能化和自动化已成为时代潮流，其中以机械手为代表，其通过模仿手臂的部分动作，按照固定的操作程序，达到自动生产的目的，能很好地适应有害、复杂环境，有利于减少人工失误，在保障人们生命安全的同时，提高生产效率与质量。企业必须加大对机械手控制系统设计的重视程度，利用当前先进的技术，结合企业实际情况，引进先进的机械手设备。本文基于PLC技术视角，结合目前旋转机械手的自动生产线，重点介绍机械手控制系统设计运用。

关键词：PLC技术；机械手控制系统；生产效率；设计运用

机械手属于可控且集多种功能于一身的机器，以自动地位为基础，通过改变其编订程序等方式，达到搬运工件等目的。主要包括气动、液压、机械、电动等驱动方式，其能够合理节省人力资源，代替人们在复杂且艰难的环境下工作，被广泛运用于原子能、轻工业、冶金制造业、电子行业等部门。PLC（Programmable Logic Controller）是可编程的存储器，属于控制系统［1］，在机械手设计中占据着重要位置，统筹两者之间的关系，研究其对应的系统，有利于提升整体生产效率。

1 机械手控制系统的具体介绍

机械手主要包括工件、机械手手爪、止动气缸、导轨等部分，能够迅速完成旋转、升降等程序，如图1所示。其中机械手手爪主要有旋转式等形式，通过多工位的旋转，降低或者伸缩工件位置，更好地使工件运行在轨道位置；导轨作为生产环节中各部件的传送纽带，是机械手中重要组成部分。整个机械手以中心控制为基础，能够自动对生产线作出合理、有效的调度，在需要的情况下，也可以进行人为调度。采取“小车”运行的方式［2］，将工件停在每个不同的站点，同时完成取放程序。旋转机械手主要驱动模式为电动和气动，只有一个止动气缸，以达到工件抓和放的目的。通过双电控型的电磁阀和双作用型的气缸完成整个过程的控制。将手爪安装在双作用型的气缸中，实现机械伸缩的动作。

机械手的旋转过程由直流步进型电动机等驱动、传送过程由交流步进型电动机，整个运行过程，即升降过程、抓取工件、伸缩机械手臂、旋转过程、进退过程等，共需要2个不同型号的电动机和3个气缸完成，其硬件主要包括PLC技术和电气动系统等。该种程序的功能只包括将工件从一边搬到另外一边，如果需要跨越生产线或者生产站，则应改变其工作顺序：拉动电闸—复回原位—启动程序—前进到生产线或者生产站—手爪旋转90°（顺时针方向）—伸出手爪—抓住工件—收回—手爪旋转90°（逆时针方向）—前进到另一生产线或者生产站—手爪旋转90°（逆时针方向）—伸出手爪—放下工件—收回—手爪旋转90°（顺时针方向）—退回到原点—开始循环过程［3］。

2 基于PLC技术的机械手控制系统设计运用

PLC技术直接关系着机械手的运行效率，以PLC技术为基础［4］，研究机械手的控制系统设计，能有效创新机械手的功能，实现机械手的智能化操作过程，企业必须加大对PLC的重视程度，培养高素质操作人才，提升企业生产效益。

2.1 PLC技术的I/O表与机械手控制系统

为推行机械手在生产企业的运用，提升其适应性和可靠性，需要先研究其I/O表与机械手控制系统之间的关系，如表1所示：

表1

2.2 机械手的软件系统设计运用

机械手的软件系统设计运用要求为：将小车停靠在程序原点、伸缩气缸、放松机械爪、将旋转的手臂复位。调整好机械手的原始位置后，可以启动程序，将小车送入运行轨道，并前进到预订的工作点，到达后，顺时针将机械手旋转90°，并伸到最大距离，完成取件步骤，再逆时针将机械手旋转90°，收回机械手，开始前往预订传送工作点，完成整个搬运工作［5］。

直流、交流步进电机在PLC技术下的机械手软件系统运行中扮演着重要角色，两者能够将电脉的冲转转化为一种执行机构，当驱动器接收到此信号后，会按照既定程序旋转固定的“步距角”，其具备零误差等优点，被广泛运用在机械手的开环控制过程。PLC技术的控制程序与I/O表的输出位置和输出位置无异，可以使用梯形图设计方式，按照保停程度，即按照条件启动后，设计自锁程序，保障在下一个程序执行前保持上一个程序。较为典型的有STL为代表的步行梯形图，此外，还可以借助复回原位键RST、开始键SET来完成，如果程序需要更加简单一些，可以利用移位等指令，如SFTL、M0等，以达到抗干扰等性能，提升PLC技术对机械手的影响程度。

3 结束语

综上所述，基于PLC技术的机械手设计系统，能较好地控制整个生产过程过程，使得整个程序安全可靠，有利于保障生产进度，提高生产质量，在很大程度上规避人为风险，保护操作人员的生命安全。企业必须加大对PLC技术下的机械手控制设计系统的重视程度，引进先进的驱动方式，立足于企业实际情况，合理设计机械手软件系统，协调生产线运行程序，发挥其良好的抗干扰性能，不断提升企业生产效益。

参考文献：

［1］于复生,徐升明,杜桂林等.基于S7-200 PLC的散热片自动化装配的控制系统设计［J］.组合机床与自动化加工技术,2014,（11）：107-109.

［2］于复生,段登家,杜桂林等.基于S7-200 PLC的四自由度机械手控制系统设计［J］.液压与气动,2013（08）：89-91.

［3］彭一航.基于西门子PLC技术的机械手控制系统设计［J］.价值工程,2014（21）：51-52.

［4］郑玉龙,张玉莲.基于 PLC 的海洋钻井平台钻杆传送机械手控制系统设计［J］.机械设计与制造工程,2014,（12）：51-54.

［5］杨荣擎.基于PLC的气动机械手控制系统现状和程序设计算法分析［J］.建筑工程技术与设计,2015（19）：1820-1820.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.213