機械手模型的PLC控制系統設計

劉斌 劉春茂 尹社會

【摘要】 機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

【關鍵詞】 機械手 自動控制 PLC技術

Manipulator model of PLC control system design

LIU Bin LIU Chun-mao YIN She-hui （Henan Polytechnic Institute， Nanyang Henan 473000）

Abstract： The manipulator can imitate the manpower and the arm certain movement functions， with by presses the fixed routine to capture， the transporting thing ‘or operation tool automatic operation installment. It may replace humans strenuous labor by to realize the production mechanization and the automation， can operate under the harmful environment by protects the personal safety. Thus widely applies in department and so on machine manufacture， metallurgy， electron， light industry and atomic energy.

Key words： Manipulator；servo control ；PLC technology

一、機械手概述

機械手是一種能自動控制并可重新編程以變動的多功能機器，它有多個自由度，可以搬運物體以完成在不同環境中的工作。機械手的結構形式開始比較簡單，專用性較強。 隨著工業技術的發展，制成了能夠獨立的按程序控制實現重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，所以它在不斷變換生產品種的中小批量生產中獲得廣泛的引用。

二、機械手的發展史

機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯合控制公司研制出第一臺機械手。他的結構是：機體上安裝一回轉長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構，控制系統是示教型的。日本是工業機械手發展最快、應用最多的國家。自1969年從美國引進二種典型機械手后，大力研究機械手的研究。據報道，1979年從事機械手的研究工作的大專院校、研究單位多達50多個。1976年個大學和國家研究部門用在機械手的研究費用42%。1979年日本機械手的產值達443億日元，產量為14535臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的機械手產值約為67億日元，比1978年增長50%。智能機械手約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，機械手累計產量達56900臺。在數量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長。使用機械手最多的是汽車工業，其次是電機、電器。第二代機械手正在加緊研制。它設有微型電子計算機控制系統，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。目前國外已經出現了觸覺和視覺機械手。第三代機械手（機械人）則能獨立地完成工作過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯系。并逐步發展成為柔性制造系統FMS（Flexible Manufacturing system）和柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell）中重要一環。

三、工業機械手在生產中的應用

在現代工業中，生產過程中的自動化已成為突出的主題。各行各業的自動化水平越來越高，現代化加工車間，常配有機械手，以提高生產效率，完成工人難以完成的或者危險的工作。可在機械工業中，加工、裝配等生產很大程度上不是連續的。據資料介紹，美國生產的全部工業零件中，有75%是小批量生產；金屬加工生產批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產時間的5%。從這里可以看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業機械手就是為實現這些工序的自動化而產生的。目前在我國機械手常用于完成的工作有：注塑工業中從模具中快速抓取制品并將制品傳送到下一個生產工序；機械手加工行業中用于取料、送料；澆鑄行業中用于提取高溫熔液等等。

PLC控制機械手可按使用要求選購相應的產品完成復雜的邏輯控制，邏輯控制為主，也可以組成模擬量控制系統，軟硬件開發工作量較少，輸出帶負載能力和抗干擾能力強，可靠性好，環境適應能力強，成本較為高。 工業控制計算機具備完善的控制功能，軟件豐富，執行速度快，軟件開發工作量較多，硬件開發工作量較少，執行速度較慢，環境適應力一半，可靠性好，成本較為高。

結語：PLC機械手已在現代工業發展中扮演著一個重要的角色。隨著機械手應用的普及，機械手向著專用化，機械結構向模塊化、可重構化的方向發展，機械手的動作更加靈活多樣，其控制方式也在向著多元化的方向發展，PLC應用技術為現代機械控制發揮了極大的作用，大大地改善了工人的勞動條件，顯著提高勞動生產率，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。在PLC控制的過程中，還有許多的問題需要解決，PLC在機械手開發中的開發應用還有很大的空間。

參 考 文 獻

[1] 張建民.工業機械人[M].北京：北京理工大學出版社，1992

[2] 王永華.現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009.

[3] 朱春波.PLC控制的氣動上下料機械手[J].液壓氣動與密封，1999，21-24.