PLC基礎下的氣動機械手控制方法分析

向春華+陳勇軍

摘 要：工業生產領域，氣動機械手以抗干擾性、結構簡易等優點，在各類生產環境下得以全面運用，而PLC技術和氣動機械手間的有機融合，是對機電一體化控制目標的落實。本文首先對PLC技術進行分析，其次著重探討PLC技術下氣動機械手控制方法和系統，最后淺析PLC下氣動機械手控制系統注意事項，以期實現氣動機械手控制系統水平和性能的優化。

關鍵詞：PLC技術；氣動機械手；控制系統；注意事項

機械手作為自控設備，以多功能及可變動的特點，成為工業生產領域的核心設備，如電氣驅動、液壓傳動、氣壓傳動等模式的驅動原理，完成機械手控制系統操作的目的。而PLC技術下的氣動機械手，是以機械控制為前提，在多年發展中已取得顯著進步，儼然已成為當前機械手驅動模式的發展導向。但是，如何做好PLC技術下的氣動機械手控制系統設計，已成為當前工業生產領域關注的焦點。

1 對PLC技術的分析

PLC（Programmable Logic Controller，PLC）作為設備可控制性、可編制性邏輯技術手段，可針對實際運行環境，對存儲設備性能進行設備、元件等多元化運算，以此彰顯邏輯計算的現實價值。同時，PLC技術能夠依據系統、程序的差異對設備予以控制，完成定期或定時操作，以期實現模擬數字向實際口令、實際指示的演變。關于PLC技術于具體系統中的運用，其核心組件為微處理設備，如在工業生產中，以傳統技術的摒棄與突破，體現現代設備生產穩定性、簡易性與可靠性、便捷性的優勢。此外，PLC技術是以微處理設備自身性能為條件，不僅對電氣裝置操作目標的滿足，還可確保工業生產需求。1960年，我國首次對PLC技術予以應用，而在科技發展和社會進步的基礎上，PLC技術應用范圍及領域不斷有所拓展，尤其在小型產品、中型產品工業生產中，對PLC技術的運用，如紡織領域、印刷領域與電子產品等工業生產環節。

2 PLC技術下氣動機械手控制方法

2.1 系統構成

筆者所選擇的氣動機械手涉及聯動氣缸、夾緊氣缸、上臺下壓氣缸等部分，即通過上抬和下壓、夾緊、旋轉與松開等操作，結合聯動氣缸、鋼絲干間摩擦控制的手段，對機械手工位予以協調把控。其中，固定氣缸、活動氣缸間均采用鋼絲干實施控制，選用機械手對其予以旋轉；聯動氣缸作為雙作用性能氣缸，可依據雙電控電磁閥的方法，將氣體動夾爪作為氣動機械手終端元件，以此完成下放、抓緊等命令；機械手上抬、下壓等命令的操作，均由單電控電磁閥、單作用氣缸等部分完成，同時結合系統開關信號對機械手是否處于標準工位進行辨別。而該PLC技術下氣動機械手控制系統硬件，則由PLC控制系統、過電氣動驅動共同構成。

2.2 系統功能

首先，手動模塊。基于PLC控制器的氣動機械手，若要實現控制的目的，則應以工業裝置控制為導向，通過手動控制方法的界定，用以對設備故障、電壓回位等問題予以排查。手動操作氣動機械手在實際操作中，思路范圍相對直觀化且明晰化，即僅通過按鈕松緊、伸縮與旋轉、升降等操作，方可完成時機械手手動操作的目的。在此過程中，倘若涉及機械手、零件間夾緊操作時，應結合PLC技術對按鈕左側開關進行控制，依據編寫程序，對新代碼予以輸入及輸出，借助電磁電路氣路間相互接入的原理，便于機械手夾緊操作。

其次，半自動/全自動模塊。從整體上來看，機械手以單流程順序的變化，實現功能操作的目的，并將各動作以運行狀態的方式呈現。該種機械手控制方法的選擇，可利用圖表法將工作順序演變為梯形圖，以此切實PLC技術下氣動機械手半自動/全自動操作的目的。

2.3 PLC技術設計

第一，型號。依據科學運算的開展，氣動機械手控制系統尚未對PLC技術功能有著明確規定，但卻對其輸入點、輸出點、存儲字節存在相應的標準。即在本次研究中，PLC型號為S7-300，輸入點為9個、輸出點為6個、存儲字節為120、存儲容量為48K、128個定時器。另外，PLC通信性能、數據處理性能均優于平均標準，且結構功能更是具有豐富性優勢。

第二，硬件。針對PLC實際運行階段，其工程內容包含輸入采樣、程序執行以及輸出刷新等環節，即3項環節均在完成的情況下，方可判定為掃描周期，而CPU的選擇，則對該項環節命令的反復執行。其中，輸入采樣是以PLC設備數據、狀態的輸入讀取為前提，利用映象區間的存儲，待程序執行時期，該區間數據狀態未發生變化，但在輸出點、軟設備、RAM存儲區等部分的數據狀態將會呈現明顯變化，如對梯形圖對線圈、數據梯形圖的作用。經yoghurt呈現掃描工作的進行，PLC則會自動開啟輸出刷新程序，以電路驅動和鎖存電路的外設輸出，完成PLC輸出的目的。

第三，總線控制。總線控制作為連接現場自控設備、智能設備的通信網絡，具有多節點、雙向串行與數字式的特點，可結合PLC硬件I/O協議原則，對開關5點、氣爪伸縮和旋轉6點、按鈕6點、氣爪夾等20點予以科學使用，但線圈KM9點和電磁閥線圈8個，依據總線設計控制標準，結合單周、訓傳與手動等操作，對開關功能實施手動切換，以便在實際操作前，將其達至準確工作模式。

第四，軟件設計。事先做好順序圖設計工作，即依據標準路線完成各項操作，以清晰性和邏輯性的特點，成為氣動機械手控制PLC系統的常見設計導向。對于軟件設計環節，其具體操作如下：由右至原點處，以左擺、氣缸伸出、吸持體與回退、原位循環等過程，完成順序功能圖設計。但該項環節的進行，往往會存在執行故障、停電等不可控性操作，應結合手動操作的原理，對機械手工位進行手動安裝并調整。待調至原始工位后，方可結合各項程序操作，對轉換標志、連續標志實施界定區分。

3 PLC下氣動機械手控制系統注意事項

于氣動機械手系統執行階段，其回轉操作以氣動閥控制，即YV1-2；機械手上下操作由YV3-4執行；夾緊、放松等操作則由YV5-6控制。同時，機械手控制系統，待工位準確后呈現的信號為：手臂左右旋到位，則為SQ2、SQ3；升降到位則為SQ4、SQ5。而在PLC技術控制下的機械手，其系統注意事項及動作標準如下：

機械手若處于原始工位，則可依據SQ1工作原理，保持按鈕啟動狀態，待機械手松開后傳送帶執行運動操作，即其“手臂”呈現上升趨勢；當手臂達至最高點時，SQ4開關信號發生變化，即上升命令停止向左旋轉；以左旋限制點為基準，SQ2開關信號改變，致使機械手運行狀態由左旋轉變為下降；直至下降至下限位置，確保傳送帶處于啟動狀態，待機械手至工件規定位置后，采用機械手對工件予以抓緊，完成逆向循環操作。

4 結束語

總而言之，PLC技術、氣動機械手系統間協調設計，不僅是現代社會的衍生物，還是科技發展的“結晶”。以時代性的特點，在社會發展、生活進步等領域具有顯著作用。而在此過程中，PLC技術與氣動機械手控制間的融合，是以PLC技術應用性優勢、自身性能為基準，待切實機械手控制目標后，強化其控制系統實際操作精準度和安全性效能，從而降低機械手執行事故的發生概率。

參考文獻

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