基于PLC的工業機械手控制系統設計

金 薇

（湖北美術學院藏龍島校區 ，武漢 430200）

1 工業機械手控制系統總體設計

機械手具有結構簡單、動作迅速、安全可靠、使用壽命長等顯著特征，成為了現代工業領域的關鍵設備之一。工業機械手控制系統在氣動工作環境下實現，具體是采用自動與手動相結合的控制方法實現相關活動控制。基于PLC控制器下實現對工業機械手控制系統設計，主要是采用上下升降加平面轉動式結構，由氣缸驅動機械手動作，利用相應的電磁閥來控制氣缸，而采用PLC對磁閥進行控制。

工業機械手控制系統通過特定的算法實現物理量的輸入和輸出，從而獲得相關的控制信息，實現智能化控制的目標。在具體的動作中分析要求實現機械手的伸縮、回轉、垂直、抓物與放物等基本功能，從而實現運動的控制。而核心流程完成時間是決定控制系統運行效率的關鍵。為此，給出工業機械手控制系統總體設計方案，見圖1所示。

圖1 基于PLC的工業機械手控制系統總體設計方案

通過圖1可知，PLC主/從控、觸摸屏、電磁閥、磁性開關、報警器、壓力變送器、指示燈等元器件是基于PLC的工業機械手控制系統的關鍵組成部分。

2 工業機械手控制系統硬件設計

2.1 PLC選型

本文選擇采用三菱FX1N的PLC作為氣動機械手控制系統的核心控制部分。三菱FX1N的PLC有豐富的特殊功能模塊或功能擴展板，具體通過中央處理單元（CPU）、I/O接口電路、通信接口、存儲器等基本組成部分實現基本功能。采用三菱FX1N的PLC，能夠實現對工業機械手各部分的有效控制。

2.2 I/O接線

在確定了PLC選型后，需要進行PLC控制系統的輸入/輸出點的配置。結合工業機械手的工作流程，配置22個輸入點和11個輸出點，具體I/O接線見圖2所示。

在控制系統中，開關量信號是輸入信號，有限位開關，也有機械手運行狀態的多種按鍵；輸出也是開關量信號，主要有控制繼電器的信號，以及報警、指示燈信號。

圖2 I/O接線圖

3 工業機械手控制系統軟件設計

結合工業機械手的工作流程，主要包括轉動氣缸左擺、水平氣缸伸出、垂直氣缸伸出、氣爪吸持工件、垂直氣缸退回、水平氣缸退回、擺動缸擺回原位、水平氣缸伸出、垂直氣缸伸出、垂直氣缸伸出、垂直氣缸退回、水平氣缸退回到原位等子環節流程。根據工業機械手的工作環境，在機械手工作時調節磁性限位開關的位置，實現對機械手的控制。在具體操作中，針對機械手的每一個動作設定一個手段控制的按鈕，這樣就可以通過手動控制按鈕來進行方便的檢測和控制，并在電磁閥上實現對應的功能。

工業機械手的自動程序由控制單周期、連續、和單步的程序組成。主要是利用連續標志和轉換允許標志來對單周期、連續的單步這三種工作方式進行區分。工業機械手的自動程序見圖4所示。

圖4 工業機械手的自動程序圖

4 結束語

工業機械手控制系統利用PLC進行手動與自動控制，實現伸縮、回轉、垂直、抓物與放物等基本功能，實現了機械手在框架每層各工位之間的操作，不僅提高了工業生產速度，而且有效的降低了工人的勞動強度，有效的節約了生產成本，具有重要的實踐應用價值。