基于PLC的機械手控制系統設計

鐘飛

摘 要：目前國內外生產線的輸送與流水作業主要采用機械爪進行生產的移動與跨線操作。而國內外所有的編程操作系統中主要是采取PLC的操作系統進行程序設計與生產工作。在使用PLC的系統中，它的優越性能可以體現在編寫方便和操作簡單，維護保養上也比較輕松，在公司與企業的成本運作上降低了開支，而且更容易讓生產工作中的工作人員所接受和推廣。

關鍵詞：PLC系統 機械手控制 系統設計

引言

隨著工業生產在各個世界范圍里的受重視程度越來越大，我國在工業上也進行了相對應的技術更新與運用。在自動化與人工智能化大趨勢下，機械抓的普及也慢慢的被大范圍運用到不同行業中去。在減輕工人的人工負擔之外，也相應的把企業的生產效率進行加強。并且減少了許多的安全隱患。但由于機械控制成本與技術難題相對較高，并且制作的工藝相當復雜，精密度又相當高，所以對于操作人員與維護人員也造成一定的困擾與難題。

1、有關PLC研發體系的內容與發展概況

目前使用PLC系統進行擴展研發是國際主流方向。而其研發完成的關于機械手的操作系統其工作原理主要是通過系統進行的程序的編輯與生成，然后配合硬件上的連動進行全程管控，以達到生產的目的。通過PLC所研發生成的系統在世界范圍內都開始大規模的使用與普及，由于這種新型的技術具備了在穩定生產加工與準確著力，以及成本低廉與操作安全等等優點，從而得到世界各國大中小型公司企業的支持。在能夠負重進行位移的同時，還能進行生物模仿與學習，在生產加工過程中進行搬挪貨物，對貨物進行精準的抓取，以及一些其他的人工智能活動或者無人化生產上都可以勝任。

2、在PLC系統設計中的硬件組成

由于機械手的大小不同，以及使用功能范圍也不同，生產與加工過程中抓取力度與抓取數量，也各不相同。所以在機械手的選擇與操作性上要與程序部分進行多次的測試與調整，而且要安裝攝像機，做好相關的預警與操作界面的記錄，便于監察管理。

2.1 PLC硬件分布中的合理性

我們在使用機械手進行生產工作的主要目的就是進行抓取與位移。所以我們要在實際運用過程中，在順序上要進行合理的智能動作安排。主要包括以下13個動作，首先是從原點開始，然后下降，夾緊，上升，右行，前行，右旋轉，下降，接著放松，再上升，左旋轉，后行，最后重新回到原點，然后進行下一次的循環。我們要求機械手在操作過程中必須能靈活的進行8個或者更多種的位移模式。通過電磁閥與線圈的相互做用，進行后續的操作。其中某些電圈可以通過斷電的方式進行控制與停止動行。通電時可以進行位移與伸展，斷電時就可以進行穩固的抓取。而在旋轉方面則是通過兩到三個電磁閥進行操控。在通電時就能進行后續的操作，而斷電時，就能讓其靜止。在前后左右上下以及360度旋轉上要配備種不同的電路與開關，方便在操作過程中進行順利的轉換與抓取。

我們在PLC進行使用的時候，要進行多元話的系統設計。比如說把系統設計成兩種狀態，而且可以進行相互轉換，即人工手動操作模式以及機械手智能操作方式。通過相關的閥門與電氣開關，便可以進行全方位的抓取與多角度的靈活的旋轉。從而完成一系列的工作并可以重復循環進行。所以我們要做好關節連運的按鍵分布，在機器抓的操作中，觸碰升起鍵就是使機械抓進行往高處位移，觸碰下降鍵則就是進行機械抓的向下的位移。同理就是按下左右與旋轉，分別都可以通過事先設計好的不同功能按鍵進行手工完成。當然相較機械智能操作缺點明顯，就是時效上很慢，而且耗費了不必要的人工開支。

2.2 在PLC里數據輸入與輸出接口上的采購方案

在任何計算機或是高新技術領域，關于數據的呈現方式主要是通過數據的輸入與輸出進行處理。而在PLC里所使用的重要芯片是各種功能不同的電磁閥。通過各種不同的電磁閥進行電氣聯動，與PLC系統進行配套合作，保障機械抓的正常工作。所以能夠對電磁閥進行有效合理的分布不單是會強化我們的機械爪的工作效率，在成本與性價比上也產生重要影響。

2.3 在PLC中數據接口的具體運用

在PLC系統里關于機械信號的輸入與輸出是很重要的。這些信號的輸入輸出對于人工操作與機械爪的影響很大。相對應的信號輸入內容主要包括向上，向下，向左，向右，以及向左旋轉，向右旋轉，向前，向后，左平移，右平移，然后抓緊產品。而依據我們事先設計好的兩種模式，即人工手動模式與機械智能模式進行區分的話，在人工手動方面一般情況需要十幾種操作才可以完成，機械智能方面一般只需要一個按鍵就可以進行循環。機械爪從起點到移動，到抓取貨物，再到放歸目的處，最后又回到原點。我們在機械爪的工作過程中可以發現，通常的狀況下對于八個方向進行位移，或是進行抓取。一般是需要十三個電磁閥，而我們在機械爪的感應開關里，通常會用兩到三個壓力感應裝置進行安放，把相應數量的行程開關也進行順序安裝。經過統計，我們常用的PLC系統機械爪是有二十七個信號通過端口進行輸入。在這二十七個不同的信里主要包含有機器爪的前后左右上下全方位移動，以及向左，向右進行旋轉翻滾等信號。因此熟悉不同端口的作用在PLC的系統設計上也是十分重要的。

3、PLC的軟件相內容

上文中談到手動操作與機械智能操作兩種模式在機械爪上的實際運用。在工作方式上進行切換的時候，我們可以通過程序的切換進行靈活操作。大大增加爪子的靈活性與實用性。但往往由于手工操作上易出現偏差，使爪子無法精準的回到原始位置。而我們在使用程序智能操作就可以完全避免這些不必要的擔心與問題。

3.1 兩種不同模式在PLC中的實現

在PLC系統中使用各種不同指令進行跳轉運行，比如CJ（P）的號碼是FNC00，在指標上是PO-P127，并且在操作過程里P63是通過END所在的程序里不用能過標志性記錄。以及還要使用相關的寄存器進行配合改動。

3.2 人工手動操作的內容

我們在操作機械爪的時候，若使用人工手動進行，則在程序的編輯與設計上，比較簡單與容易，并且在線路的交接與部分開關與控制器上的安裝相對便捷。

3.3 智能化操作模式的內容

在機械爪從起始點開始時，只需一鍵就能讓機械爪從起始點開始，上升下降以及左右前后的移動，抓取，然后進行旋轉與位移，最后再回到起始點。完成一個循環。由于是智能化操作，所以方便進行停機與檢查維護。

4、關于PLC系統與計算機的聯動

目前在處理數據與優化程序編輯上，必須與各種不同的計算機代碼進行配合。在不同的平時與系統環境中，研發的程序也不盡相同。我們把電腦主機與PLC進行聯機，把電腦主機當成一個終端，與PLC系統進行兼容聯動。將PLC系統與少數或是多數電腦進行聯網，在PLC程序的管理監控和編寫測試上，是十分方便的。

5、結語

本文與大家探討了關于PLC系統下的機械手程序設計的一些有效方案，并針對實際情況進行實踐分析。對于提高各企業單位的生效率與成本節約起產生極積效應。

參考文獻

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