PLC控制機械手在生產自動化中的應用

董 林 劉君奇

沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司

PLC控制機械手在生產自動化中的應用

董 林 劉君奇

沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司

機械手在自動化控制領域中具有里程碑意義，是利用程序控制機械手臂，在空間范圍內對物體進行抓、放、搬運等操作，這能提升生產的效率，也能避免在進行危險工序操作時造成的人員傷害。本文主要是介紹PLC控制下的機械手應用要點，旨在讓機械手的應用效果更佳。

PLC控制；機械手；生產自動化；應用

科學技術的進步和發展，讓工業生產逐步走向智能化和自動化。隨著自動化的發展，特別是生產期間，單機或者組合機床使用機械手輔助工作，完成對應工序是常見的。故此，機械手的控制已經成為影響生產質量、效率的關鍵要素，所有的技術人員都要加以注意，并在工作中總結經驗，以期提升生產效率。

一、機械手的概述

機械手主要是以人手臂為原型，然后通過編程設置機械手的固定動作，機械手在施工期間能通過各個零部件間的配合實現抓取、搬運等動作，是一種能進行自動化操作的設備。早期的機器人多為機械手機器人，關于機械手的研發，能讓人從繁重的勞動中解放出來，特別是在生產強度較高的情況下，機械手不但能實現自動化生產，也能在較大程度上讓工作人員的安全得以保障。使用機械手不僅能帶來生產能力的提高，也能讓其應用的自動化程度得到發展，工作期間人員安全得到保障，所以當前機械手在各個領域內都能得到切實的應用。

根據當前的狀況能夠獲悉，使用PLC或者繼電器控制，能讓機械手的控制方式得以強化。現在繼電控制中由于故障率偏大，所以消耗的功率也很大，在控制方式略顯死板的情況下，傳統的繼電器控制方式已經被淘汰；目前在只能推行優勢化控制，微機控制使用的比較多，這就使整個控制出現抗干擾能力差的局面，后期維修會產生困難，所以采用PLC控制的多為高新技術或者電子行業。

目前提及的PLC控制，多是以PLC為依托，將計算機、自動控制和通信技術三者融為一體。由于自動控制系統之間要相互通用，所以結構就偏于簡單，編程過程也耗時較短，這就能集中體現出PLC的優勢，且其優勢能保證性能的良好和可靠，同時由于抗干擾能力較強，所以維修期間能做到方便和快捷，在大的背景環境下，選用機械手操作是最具效果的。

二、PLC機械手在自動化應用過程中的具體應用

(一)控制需求分析

機械手主要控制是受到單線圈的電磁閥控制，特別是抓取和放松動作執行期間，就要考慮如何運用氣缸控制電磁閥，原因是機械手是借助于氣缸驅動完成動作的。線圈放電的時候，機械手會自動做抓取動作，但當線圈斷電的時候，機械手會放松下來。但在操作期間，為保障安全就要所有工序有序開展，一項工序完成后，才能開展下一項工序。另外，工作期間為能讓機械手的工作開從始至終，所有動作的順利完成，就要控制好限位開關和電磁閥，這是確保生產安全的關鍵點，能讓生產的安全性得到切實保障。機械手設置，多是通過指示燈顯示手動控制或自動控制，設置對應控制模式的時候，要結合具體的工序，分析該工序應該實現的動作，最終讓控制工作能科學和合理的進行。

(二)確定初始位置

確定初始位置，能讓設備做好對應的系統限定，讓控制系統設定好初始位置，若兩者能契合可以直接進行操作，但若兩者有偏差，能通過控制得到妥善的調整，這樣就能確保操作的安全性能，其中初始位置的確定對機電發展而言有著極為重要的影響。位置確定就汽車離合為例，汽車在發動的時候，離合應該處于“空擋”或者“離開”的位置上，這就能被看成是處于默認的初始位置，若離合沒有在此位置之上，就極易出現威脅駕駛員安全的事故的意外。選擇此位置為初始位置，是由于氣缸活塞若暴露到空氣表層，在與空氣接觸期間出現腐蝕后，氣缸的氣密性會受到影響，設備很難正常運行。

(三)系統軟硬件設計

1.硬件設計。一般情況下，工業生產中為了實現大批量的高效生產，都會盡可能的采用自動化生產模式。在這種模式中機械手的應用非常廣泛。機械手的控制系統在處理輸入信號和輸出型號時需要結合PLC的邏輯規則，通過I/O節點的使用和預留來實現系統能夠在正常工作的情況下，預留出可供進一步擴展的節點。因此，在選擇合適型號的PLC時需要考慮性能和價格，以及控制系統的實際性能需求。

2.軟件設計。在設計軟件時要參考系統的實際要求，確保軟件的設計工作能夠切實滿足系統需求。控制系統可能會存在自動和手動這兩種操作形式并存的狀況。因此在設計時需要針對這兩種操作模式進行分別設計，避免兩種模式的應用產生沖突。譬如可以對兩種使用模式進行分別設計，在程序檢測合格后將其變成獨立的兩個模塊分別安裝與操作系統。

(四)程序中需要考慮的問題

在進行程序編寫工作時需要考慮到機械手的使用安全性、簡潔操作性以及操作的有效性。在實際工作中，編寫控制程序時應當將程序的安全性放在第一位進行考慮，安全是生產環節中必須確保的項目。一旦控制系統所使用的程序在安全性上發生了問題，那么整個程序都將作廢，其所造成的損失也是難以估量的。其次應該考慮設備在運行過程中是否能夠擁有滿足需要的效率，效率越高所能完成的工作也就越多。最后要考慮的是設備的便捷操作，便捷操作雖然能夠帶來優秀的人機互動，但是相對于安全和生產效率來說，人的體驗感是可以做出讓步的。

(五)應用PlC的好處

在對機械手的運行程序進行設計和編寫的過程當中，采用PLC設備可以非常有效的提高系統在操作過程中的安全性和可靠性。同時，應用PLC的機械手可以在一定程度上減小本身體積，使應用的過程中能夠為生產場地節約更大的面積，對于生產單位來說，更大的生產面積對于生產平面的布置有很大的好處，可以加裝更多的相關設備或者機械手用于生產。另外，加裝PLC也可以提高機械手在生產過程當中的精準性。

結束語：

企業發展期間若能使用PLC控制機械手，能在整個自動化生產期間讓設備生產效率增加，同時也能減少設備的故障率，減輕人員工作負擔，使人員從繁重的體力勞動中解放出來，生產能順利開展。所以要求設計人員應重視系統的設計和管理，最終發揮出PLC的系統化的作用。

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