PLC控制機械手在生產自動化中的應用

王鐵剛+高國智

摘 要：PLC也被稱為電力線上網，是指通過電力線進行數據和話音信號傳輸的通信方式，其通信的載體為電力線，因此具有較大的便捷性，本文對PLC機械手在自動化生產中的應用進行了介紹。

關鍵詞：PLC；控制機械手；生產自動化

PLC主要的優點有：速度快、傳輸穩定、結構靈活、成本低、使用范圍廣。PLC是在工業環境下專門應用的數字運算裝置，通過存儲器在內部進行各種運算指令的存儲，以數字和模擬的形式進行輸入和輸出，對機械設備進行控制。

一、初始位置

多數機電設備都需要對其初始位置進行設置，若相關的部件不處于初始位置就不能正常啟動設備。當機械設備受程序控制時，都會有相應的初始位置，初始位置是設備運行的起點。在對設備初始位置進行設置的過程中，要結合設備的實際運行情況及其特點，進行有根據的設置。機械手所在的初始位置要使所有的氣缸活塞都處于縮回的狀態，因為機械手的動作完成都是通過氣缸進行的，所以機械手停止的正常位置就是初始位置，由于停止的狀態可能會持續較長的時間，若機械手停止是氣缸的活塞為伸出狀態，活塞桿在空氣中長期暴露就會氧化和被腐蝕，致使桿表面的光潔度不足，進而影響氣缸的氣密性。所以初始位置的氣缸必須都處于縮回的狀態，這樣才能夠保證設備的使用期限。從安全角度進行考慮。只有保證氣缸的正常運作，才能夠進一步保證機械手及機械設備的安全運行，機械手的懸臂氣缸為旋轉氣缸，并沒有活塞桿這一部件，所以其在初始位置時也可以停留在右限位。

二、抓取和放置延時

延時的設計是為了氣爪能夠對工件進行穩定的抓取和放置，由于氣爪的體積較小，當手臂的活塞桿下降到一定的位置時，信號會被下限位的傳感器接收，驅動氣爪收縮夾緊，既要求速度要快捷，又要求夾取具有一定的準確度，因此要對設備進行精細的調試。首先要使氣爪的中心與工件的中心位置處于同一水平線上，隨后要對每個工件的停留位置進行調整，使其能夠處于同一位置之上，此外還要將下限位傳感器安裝在合適的位置，若是位置過高就會導致活塞桿沒有完全伸直氣爪就進行夾緊，撞擊工件導致工件損壞。在其中的抓取和放置過程中設置延時，就能夠對工件進行安全可靠的提升搬運。在機械手中設置延時，不僅能夠保證氣缸活塞桿能夠降至最低的位置，同時也使得在氣桿降至最低位置后能出現停頓，使下降過程中的慣性作用消除，減小工件與放置位置接觸時的沖擊力。

傳感器能夠對機械手的動作執行情況進行檢測，以保證機械手能夠安全可靠地完成整個搬運工作，這也是對機械手的狀態控制，是當前控制機械設備的使用最為普遍的方式。狀態控制能夠促使機械設備對工作任務進行準確無誤的完成，若設備出現故障問題，機修人員也能夠對出現故障的位置進行快速地判斷，并進行及時地維修。

三、停止信號

運行機械手的過程中，按下SB6停止按鈕，使得在完成當前搬運工作后機械手能夠回到初始位置停止，也就是在出現停止信號時，機械手需要繼續完成一個工作循環后再停止工作。如此一來，就要對這個工作循環的起始點、終點了解清楚，通常情況下機械手的工作起終點都是初始位置。在進行程序的編寫時，可以采用輔助繼電器M，使繼電器能夠通過停止信號而進行吸合和自鎖，啟動信號將回路切斷使繼電器M復位，完成最后一個步驟后，在輸出停止的回路中串進繼電器常開觸點，在輸出啟動的回路中串進繼電器常閉觸點，就能夠滿足工作流程的需求。若在機械手搬運工件時出現了突然斷電的情況，應當保證在斷電的瞬間氣桿的狀態不發生改變，工件也不會因氣爪松弛而掉落。這就要求在選擇電磁閥配置時要制定一定的標準。為了滿足上述要求，機械手的手臂、懸臂和旋轉氣缸以及氣爪的氣缸都需要選擇雙控的二位五通電磁閥，這樣能夠縮短電磁閥線圈通電狀態的時間。不僅能夠節約用電，也能夠對電磁閥的使用期限進行延長，保證整個搬運過程的安全進行。

四、PLC機械手的應用

將PLC機械手應用于某生產線上，將工件從工序A的位置搬運到工序B的位置進行進一步加工。在啟動機械手前，要檢查其是否處于初始位置，機械手處于初始位置的狀態就是：懸臂氣缸在左限位停留，手臂氣桿和懸臂氣桿都處于縮回的狀態。當機械手的電源接通后，按下SB5啟動按鈕，根據以下的順序對工件開始搬運：懸臂氣桿伸出→至前限位后傳感器接收信號，手臂氣桿伸出→至下限位后0.5s延時后氣爪夾緊→0.5s延時→手臂氣桿縮回→至上限位后傳感器接收信號，懸臂氣桿縮回→至后限位后傳感器接收信號，旋轉氣缸使機械手右轉→至右限位后傳感器接收信號→懸臂氣桿伸出→至前限位后傳感器接收信號，手臂氣桿伸出→至下限位后0.5s延時后氣爪松弛→機械手臂氣桿縮回→至上限位傳感器接收信號，懸臂氣桿縮回→至后限位傳感器接收信號，旋轉氣缸使機械手左轉→回歸初始位置，完成一個搬運工作循環。若不按下SB6停止按鈕，機械手會持續循環完成上述工作流程，若按下停止按鈕，機械手會在完成當前循環后停止并回到原位即初始位置。

五、結語

綜上所述，PLC控制的機械手能夠滿足生產中工序要求，具有較高的穩定性、可靠性和安全性，且結構簡單、成本較低，能夠較好地實現自動化的生產。

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