基于PLC控制的工業機械手在自動化生產中的應用探究

王建明

摘要：隨著現代化科技的不斷發展，機械手在自動化產業中的應用越來越廣泛，利用微系統來控制機械手臂取代以往人工操作的流程，與此同時，PLC（可編程控制器）技術的興起為機械手創造了更好的系統條件和先進技術，順應了當代自動化生產的新要求和新挑戰。本文基于PLC的原理應用和其與機械手相結合的優勢，分析了目前自動化產業中PLC控制機械手的應用現狀與發展前景，以期能在今后的自動化產業中幫助相關人員研究出更簡易的編程方案、更先進的控制技術，進而提高自動化產業的效率和質量，促進我國工業化的進步。

關鍵詞：PLC控制；工業機械手；自動化生產；應用

一、PLC概述

（一）PLC的原理及應用

PLC全稱為可編程控制器，是一門集微系統、數學統計運算和計算機編程多學科于一身的技術手段，主要工作原理是通過提前預定好的條碼程序指揮自動化電子系統設備的操作和運行。我國目前已經有很多工業區對PLC技術有了充分的利用，PLC技術如此快速的發展和應用離不開它先進的抗干擾能力和穩定可靠的運行能力，而且處理系統相比之前也更為簡潔易懂，只需要進行簡單的編程設計就能指揮多種自動化機械工具，這樣的優勢為PLC的推行奠定了結實的基礎。此外，PLC技術一旦實施運行，過程不需要進行長時間的監督，即使出現了故障也只需修改程序編碼就可以進行維護與更新。

（二）PLC的優勢

PLC能得到廣泛的應用必然是因為其存在很多不可替代的優勢，它雖為編程控制設備，但其核心是梯形圖編碼，即使沒有計算機基礎的工作人員也可以很快的進行熟練操作，進行指令控制。而且這樣簡易的編碼程序可以同時指揮數以千計的繼電器，只要通過統一的總開關，就能實現持續的回路操控，配合其他系統讓自動化設備同步實現計數、計時等功能，有效地節省的工作時間，節約了人力、物力資源。

除此之外，PLC技術的抗干擾能力是目前最為先進的，因為它采用的是軟性連接裝置，只需要執行預先設定的編碼進行工作，不會與繼電器等產生排斥或干擾。擁有這些優點的PLC自身體積和耗能也十分節省資源，安裝方便簡單，有故障能自我診斷，這些必然導致了PLC在工業體系中的廣泛應用。

二、機械手的基本概念和發展前景

（一）機械手概述

機械手即為以人類手臂為原型的自動化操作裝置，它的工作原理是在事先設定好的操作位置上進行一些抓取、轉移、交換的動作，是模仿了人類的手動搬運原型。我們很早就已經有了工業化機器人，就是原始的機械手，這一技術設備的應用解放了人類的雙手，結束了以往枯燥、繁瑣的手動操作，不僅如此，機械手在工業生產中大大提升了工作效率和質量，避免了工作人員在工廠中受傷的情況，這樣高效優質的應用讓機械手很快地風靡于社會的很多行業中。

（二）機械手的發展前景

機械手的主要控制方式目前有PLC、繼電器和微系統三種，其中繼電器和微系統已經面臨著淘汰的趨勢，因為繼電器在操作中很容易出現故障和死機的現象，而且維修耗費力大；而微機雖然相對更為智能，卻難以抵抗外界因素的干擾；這就導致在未來機械手的發展中一定會逐漸全面采用PLC技術，將計算機行業、通信行業和自動化行業結合應用，來發展未來的工業生產。

三、PLC控制工業機械手在自動化生產中的應用

（一）PLC控制工業機械手的工作原理

機械手在工作時一直保持著循環往復的動作，它的操作流程步驟如下：從機械手臂的左上位啟動出發，緊接著會發生下降動作直到要進行操作的工件部位再停止，然后將工件夾起轉運到對應的位置上。機械手在夾起工件時就會上升到固定位置，再開始向右轉移回到預先設定好的位置上，將工件放置好。這樣往返的動作會進行持續的循環直到將所有工件都轉運完畢。途中需要PLC對其進行操縱和指揮，會針對特定的工作要求進行不同的程序設計，要注意進行PLC編碼時對機械手的運動軌跡準確把握才能更好的完成工作。

（二）PLC控制機械手設計方案要領

PLC控制機械手的設計方案是整個工作流程的關鍵所在，其應該依據操作的先后次序來編寫代碼，準確規范每一步動作，像在機械手裝置上分別對上升、下降、抓取、放落等動作進行專門的開關設定，并給出信號指示，便于今后的工作執行。在編碼程序中盡量要保證機械手可以快捷、有效、安全的執行工作，所有的程序運行都要基于安全第一的原則，再進行效率和工作質量的優化。機械手工作應該著重考慮以下4個問題：一是保證機械手的抓取力足夠，不讓原件在轉移過程中輕易發生脫落；二是為機械手設定一定的張合角度和延伸度，確保原件能順利被抓取轉移；三是對針對具體原件設定具體機械手的形狀；四是強化機械手的硬度和剛度，保證其足夠結實耐用。只有保證了設計方案的完善度和可靠度，才能讓自動化產業中的PLC機械手更好的付諸于應用。

（三）機械手在應用中的維護

機械手在PLC控制的基礎上進行動作操作時，一定要把握好機器的靈敏度才能更好的完善動作流程，這就要求相關工作人員對控制器進行嚴格的把控，如若有儀器故障發生，要及時的進行檢修和維護。平時所有操作人員都要保證在機械手在進行單期循環時再按下控制按鈕，循環停止時就及時按下暫停按鈕，途中機械手的再次工作都必須工作人員親自手工操作，這樣就能有效保證機器的安全性。此外，相關技術人員應該定期對機械手和PLC程序進行性檢修與維護，及時更新系統。

四、總結與展望

綜上所述，機械手的應用是自動化產業中不可或缺的一個環節，為工業界的生產和加工提供者重要的服務。隨著科學技術的進步，可編程控制的完善給機械手帶來了可觀的發展前景，提高了工作效率和工程質量，增加了設備了的精準性，將自動化產業的意義充分體現。PLC技術和機械手是目前處于協同發展，互助共進的情形，兩者的革新和發展都能促進整個工業體系的進步。

總之，在如今社會的緊迫情形下，多學科交叉技術的應用越來越廣泛，多元一體化的工業模式會成為今后自動化產業的主要發展方向。因此我們要不斷地探究新技術，改革工業設備水平，培養專業的操作人員，為今后我國整體工業體系的發展做出貢獻。

參考文獻

[1] 張勁. 基于PLC的工業機械手在自動化生產線中的應用[J]. 機械制造與自動化，2014（4）：133-134.

[2] 張毅. PLC控制的工業機械手在自動化生產線中的應用研究[J]. 中國機械，2015（7）：53-54.

[3] 陳浩. PLC控制機械手在生產自動化中的應用[J]. 科技風，2016（16）：225-225.

[4] 王宇. PLC控制機械手在現代自動化生產中的有效應用探析[J]. 科技與創新，2015（9）：134-135.

（作者單位：恒潔衛浴集團有限公司）