分析基于PLC技術的機械手控制系統設計的運用

鄭欽通（湯淺蓄電池（順德）有限公司,廣東 佛山 528322）

?

分析基于PLC技術的機械手控制系統設計的運用

鄭欽通
（湯淺蓄電池（順德）有限公司,廣東 佛山 528322）

摘 要：在科學技術日新月異的社會背景下，智能化和自動化已成為時代潮流，其中以機械手為代表，其通過模仿手臂的部分動作，按照固定的操作程序，達到自動生產的目的，能很好地適應有害、復雜環境，有利于減少人工失誤，在保障人們生命安全的同時，提高生產效率與質量。企業必須加大對機械手控制系統設計的重視程度，利用當前先進的技術，結合企業實際情況，引進先進的機械手設備。本文基于PLC技術視角，結合目前旋轉機械手的自動生產線，重點介紹機械手控制系統設計運用。

關鍵詞：PLC技術；機械手控制系統；生產效率；設計運用

機械手屬于可控且集多種功能于一身的機器，以自動地位為基礎，通過改變其編訂程序等方式，達到搬運工件等目的。主要包括氣動、液壓、機械、電動等驅動方式，其能夠合理節省人力資源，代替人們在復雜且艱難的環境下工作，被廣泛運用于原子能、輕工業、冶金制造業、電子行業等部門。PLC（Programmable Logic Controller）是可編程的存儲器，屬于控制系統［1］，在機械手設計中占據著重要位置，統籌兩者之間的關系，研究其對應的系統，有利于提升整體生產效率。

1 機械手控制系統的具體介紹

機械手主要包括工件、機械手手爪、止動氣缸、導軌等部分，能夠迅速完成旋轉、升降等程序，如圖1所示。其中機械手手爪主要有旋轉式等形式，通過多工位的旋轉，降低或者伸縮工件位置，更好地使工件運行在軌道位置；導軌作為生產環節中各部件的傳送紐帶，是機械手中重要組成部分。整個機械手以中心控制為基礎，能夠自動對生產線作出合理、有效的調度，在需要的情況下，也可以進行人為調度。采取“小車”運行的方式［2］，將工件停在每個不同的站點，同時完成取放程序。旋轉機械手主要驅動模式為電動和氣動，只有一個止動氣缸，以達到工件抓和放的目的。通過雙電控型的電磁閥和雙作用型的氣缸完成整個過程的控制。將手爪安裝在雙作用型的氣缸中，實現機械伸縮的動作。

機械手的旋轉過程由直流步進型電動機等驅動、傳送過程由交流步進型電動機，整個運行過程，即升降過程、抓取工件、伸縮機械手臂、旋轉過程、進退過程等，共需要2個不同型號的電動機和3個氣缸完成，其硬件主要包括PLC技術和電氣動系統等。該種程序的功能只包括將工件從一邊搬到另外一邊，如果需要跨越生產線或者生產站，則應改變其工作順序：拉動電閘—復回原位—啟動程序—前進到生產線或者生產站—手爪旋轉90°（順時針方向）—伸出手爪—抓住工件—收回—手爪旋轉90°（逆時針方向）—前進到另一生產線或者生產站—手爪旋轉90°（逆時針方向）—伸出手爪—放下工件—收回—手爪旋轉90°（順時針方向）—退回到原點—開始循環過程［3］。

2 基于PLC技術的機械手控制系統設計運用

PLC技術直接關系著機械手的運行效率，以PLC技術為基礎［4］，研究機械手的控制系統設計，能有效創新機械手的功能，實現機械手的智能化操作過程，企業必須加大對PLC的重視程度，培養高素質操作人才，提升企業生產效益。

2.1 PLC技術的I/O表與機械手控制系統

為推行機械手在生產企業的運用，提升其適應性和可靠性，需要先研究其I/O表與機械手控制系統之間的關系，如表1所示：

表1

2.2 機械手的軟件系統設計運用

機械手的軟件系統設計運用要求為：將小車停靠在程序原點、伸縮氣缸、放松機械爪、將旋轉的手臂復位。調整好機械手的原始位置后，可以啟動程序，將小車送入運行軌道，并前進到預訂的工作點，到達后，順時針將機械手旋轉90°，并伸到最大距離，完成取件步驟，再逆時針將機械手旋轉90°，收回機械手，開始前往預訂傳送工作點，完成整個搬運工作［5］。

直流、交流步進電機在PLC技術下的機械手軟件系統運行中扮演著重要角色，兩者能夠將電脈的沖轉轉化為一種執行機構，當驅動器接收到此信號后，會按照既定程序旋轉固定的“步距角”，其具備零誤差等優點，被廣泛運用在機械手的開環控制過程。PLC技術的控制程序與I/O表的輸出位置和輸出位置無異，可以使用梯形圖設計方式，按照保停程度，即按照條件啟動后，設計自鎖程序，保障在下一個程序執行前保持上一個程序。較為典型的有STL為代表的步行梯形圖，此外，還可以借助復回原位鍵RST、開始鍵SET來完成，如果程序需要更加簡單一些，可以利用移位等指令，如SFTL、M0等，以達到抗干擾等性能，提升PLC技術對機械手的影響程度。

3 結束語

綜上所述，基于PLC技術的機械手設計系統，能較好地控制整個生產過程過程，使得整個程序安全可靠，有利于保障生產進度，提高生產質量，在很大程度上規避人為風險，保護操作人員的生命安全。企業必須加大對PLC技術下的機械手控制設計系統的重視程度，引進先進的驅動方式，立足于企業實際情況，合理設計機械手軟件系統，協調生產線運行程序，發揮其良好的抗干擾性能，不斷提升企業生產效益。

參考文獻：

［1］于復生,徐升明,杜桂林等.基于S7-200 PLC的散熱片自動化裝配的控制系統設計［J］.組合機床與自動化加工技術,2014,（11）：107-109.

［2］于復生,段登家,杜桂林等.基于S7-200 PLC的四自由度機械手控制系統設計［J］.液壓與氣動,2013（08）：89-91.

［3］彭一航.基于西門子PLC技術的機械手控制系統設計［J］.價值工程,2014（21）：51-52.

［4］鄭玉龍,張玉蓮.基于 PLC 的海洋鉆井平臺鉆桿傳送機械手控制系統設計［J］.機械設計與制造工程,2014,（12）：51-54.

［5］楊榮擎.基于PLC的氣動機械手控制系統現狀和程序設計算法分析［J］.建筑工程技術與設計,2015（19）：1820-1820.

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