一種搬運機械手的PLC控制系統設計

甄彩霞　董天文

摘 要：本文介紹了一種搬運機械手，利用西門子PLC實現搬運機械手自動搬運的設計和實現方案。

關鍵詞：搬運；機械手；PLC

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A

機械手在機械制造業中應用比較多，在搬運貨物、運送材料、傳送產品等方面應用非常廣泛。它能依照設計的作業程序完成規定的操作。本文主要介紹了一種搬運機械手，該機械手能對生產線上的產品實現自動分揀、自動搬運和自動循環工作，通過西門子PLC實現對機械手的控制，滿足生產線的要求，并且控制方便，能提高生產效率、提高自動化程度，減輕操作人員負擔，提高系統的可靠性。

1 設計要求

該機械手共有5個工作位置A1至A5，由A1啟動后，先下行到傳送帶所在的A2處進行等待，當收到傳感器發出的信號“傳送帶上有產品”時，開始夾持該產品，等2秒鐘抓緊后開始向上運行，上升到A1處后發出檢測命令，然后等待檢測結果。控制流程示意如圖1所示。

根據不同的檢測結果，分別進行不同的操作：

（1）如果收到“經檢驗該產品不合格”信號，則運動到A3處，把不合格的產品放該處的傳送帶上，等待2s以確保機械手充分放開，然后回到A1處，進入下一周期的循環。

（2）如果收到“經檢驗該產品合格”信號，則運動到A4處，再運動到A5處，把合格產品放到該處的另一個傳送帶上，然后向上返回到A4處，再返回到A1處，開始下一周期的循環。

（3）當按動控制面板上的停止按鍵時，要求機械手必須馬上停下來。如果機械手在A1處時收到“停止”命令，應該停止，只有按“啟動”鍵才能重新開始工作；如果機械手在A1以外的其它位置收到“停止”命令，暫停，不按停止鍵時，應繼續工作。

2 PLC選型

SIMATICS7-200PLC具有強大的性能，結構緊湊，數據存儲器容量大，操作順序和過程控制快速，具有高的質量、效率和安全性。根據控制要求，選用西門子S7-200系列的PLC，主機規格為CPU226，24入/16出。輸入電壓AC220V，輸出電壓DC24V。采用基本RS-485串行通信的網絡控制方案，即每一個工作單元由一臺PLC承擔其控制任務，各PLC之間通過RS-485串行通信實現互連的分布式控制方式，組建一個小型的PLC網絡。通過PLC網絡可以實現整個自動生產線的機械手控制，以提高生產效率和自動化程度。

3 I/O分配表

根據上述控制要求，以及控制功能等綜合要求，可知PLC需要以下輸出端：控制機械手上行、下行、左行、右行4個輸出端，控制機械手抓住、放開2個輸出端，發出檢驗命令的輸出端，共計7個輸出端子。PLC的輸入端：6個限位開關：A0＼A1＼A2＼A3＼A4＼A55處，合格和不合格各1個輸入端，檢測帶上檢測到有產品1個輸入端，停止和啟動開關2個輸入端，共計需11個輸入端。所以選擇使用主機規格為CPU26的S7-200系列的PLC，24點輸入，16點輸出，滿足使用需求。I/O分配表中，A1上行處有一限位開關為A0。

4 PLC控制程序

根據控制要求，設計本程序，如圖2所示。本程序采用順序控制繼電器編制控制程序，將復雜的工作流程進行分解，對各個工步進行編程，程序簡潔、規范，可讀性好，易于理解。

本程序設計按著順序控制執行。按下啟動鍵，機械手開始工作，從A1出開始下行，到A2處，檢測到有產品，發出抓住命令，抓緊，機械手上行到A0處，發出檢驗命令，是否合格。如果合格，機械手右行到A4處，然后下行到A5處，發出松手命令，松開，機械手上行到A4處，然后左行到A1處，重新開始下一循環過程。如果檢測不合格，機械手則左行到A3處，發出松手命令，松開，機械手右行到A1處，然后重新開始下一循環過程。

結語

工業機械手是一種生產和服務性設備，在工業及非產業界十分重要，在先進制造技術領域也是不可缺少的自動化設備。機械手的設計和制造涉及到很多方面的專業知識，而其中，應用PLC設計其控制系統，已經成為工業自動化發展的必然趨勢。應用PLC實現對機械手的控制，系統硬件結構簡單，造價低，應用方便，具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]唐順梅.搬運機械手的PLC控制系統設計[J].科技風，2014（20）：20-20.