分析基于PLC技術(shù)的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)用

鄭欽通（湯淺蓄電池（順德）有限公司,廣東 佛山 528322）

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分析基于PLC技術(shù)的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)用

鄭欽通
（湯淺蓄電池（順德）有限公司,廣東 佛山 528322）

摘 要：在科學(xué)技術(shù)日新月異的社會(huì)背景下，智能化和自動(dòng)化已成為時(shí)代潮流，其中以機(jī)械手為代表，其通過模仿手臂的部分動(dòng)作，按照固定的操作程序，達(dá)到自動(dòng)生產(chǎn)的目的，能很好地適應(yīng)有害、復(fù)雜環(huán)境，有利于減少人工失誤，在保障人們生命安全的同時(shí)，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量。企業(yè)必須加大對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重視程度，利用當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)械手設(shè)備。本文基于PLC技術(shù)視角，結(jié)合目前旋轉(zhuǎn)機(jī)械手的自動(dòng)生產(chǎn)線，重點(diǎn)介紹機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；機(jī)械手控制系統(tǒng)；生產(chǎn)效率；設(shè)計(jì)運(yùn)用

機(jī)械手屬于可控且集多種功能于一身的機(jī)器，以自動(dòng)地位為基礎(chǔ)，通過改變其編訂程序等方式，達(dá)到搬運(yùn)工件等目的。主要包括氣動(dòng)、液壓、機(jī)械、電動(dòng)等驅(qū)動(dòng)方式，其能夠合理節(jié)省人力資源，代替人們?cè)趶?fù)雜且艱難的環(huán)境下工作，被廣泛運(yùn)用于原子能、輕工業(yè)、冶金制造業(yè)、電子行業(yè)等部門。PLC（Programmable Logic Controller）是可編程的存儲(chǔ)器，屬于控制系統(tǒng)［1］，在機(jī)械手設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要位置，統(tǒng)籌兩者之間的關(guān)系，研究其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，有利于提升整體生產(chǎn)效率。

1 機(jī)械手控制系統(tǒng)的具體介紹

機(jī)械手主要包括工件、機(jī)械手手爪、止動(dòng)氣缸、導(dǎo)軌等部分，能夠迅速完成旋轉(zhuǎn)、升降等程序，如圖1所示。其中機(jī)械手手爪主要有旋轉(zhuǎn)式等形式，通過多工位的旋轉(zhuǎn)，降低或者伸縮工件位置，更好地使工件運(yùn)行在軌道位置；導(dǎo)軌作為生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各部件的傳送紐帶，是機(jī)械手中重要組成部分。整個(gè)機(jī)械手以中心控制為基礎(chǔ)，能夠自動(dòng)對(duì)生產(chǎn)線作出合理、有效的調(diào)度，在需要的情況下，也可以進(jìn)行人為調(diào)度。采取“小車”運(yùn)行的方式［2］，將工件停在每個(gè)不同的站點(diǎn)，同時(shí)完成取放程序。旋轉(zhuǎn)機(jī)械手主要驅(qū)動(dòng)模式為電動(dòng)和氣動(dòng)，只有一個(gè)止動(dòng)氣缸，以達(dá)到工件抓和放的目的。通過雙電控型的電磁閥和雙作用型的氣缸完成整個(gè)過程的控制。將手爪安裝在雙作用型的氣缸中，實(shí)現(xiàn)機(jī)械伸縮的動(dòng)作。

機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)過程由直流步進(jìn)型電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)、傳送過程由交流步進(jìn)型電動(dòng)機(jī)，整個(gè)運(yùn)行過程，即升降過程、抓取工件、伸縮機(jī)械手臂、旋轉(zhuǎn)過程、進(jìn)退過程等，共需要2個(gè)不同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)和3個(gè)氣缸完成，其硬件主要包括PLC技術(shù)和電氣動(dòng)系統(tǒng)等。該種程序的功能只包括將工件從一邊搬到另外一邊，如果需要跨越生產(chǎn)線或者生產(chǎn)站，則應(yīng)改變其工作順序：拉動(dòng)電閘—復(fù)回原位—啟動(dòng)程序—前進(jìn)到生產(chǎn)線或者生產(chǎn)站—手爪旋轉(zhuǎn)90°（順時(shí)針方向）—伸出手爪—抓住工件—收回—手爪旋轉(zhuǎn)90°（逆時(shí)針方向）—前進(jìn)到另一生產(chǎn)線或者生產(chǎn)站—手爪旋轉(zhuǎn)90°（逆時(shí)針方向）—伸出手爪—放下工件—收回—手爪旋轉(zhuǎn)90°（順時(shí)針方向）—退回到原點(diǎn)—開始循環(huán)過程［3］。

2 基于PLC技術(shù)的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)用

PLC技術(shù)直接關(guān)系著機(jī)械手的運(yùn)行效率，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)［4］，研究機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能有效創(chuàng)新機(jī)械手的功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的智能化操作過程，企業(yè)必須加大對(duì)PLC的重視程度，培養(yǎng)高素質(zhì)操作人才，提升企業(yè)生產(chǎn)效益。

2.1 PLC技術(shù)的I/O表與機(jī)械手控制系統(tǒng)

為推行機(jī)械手在生產(chǎn)企業(yè)的運(yùn)用，提升其適應(yīng)性和可靠性，需要先研究其I/O表與機(jī)械手控制系統(tǒng)之間的關(guān)系，如表1所示：

表1

2.2 機(jī)械手的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)用

機(jī)械手的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)用要求為：將小車?？吭诔绦蛟c(diǎn)、伸縮氣缸、放松機(jī)械爪、將旋轉(zhuǎn)的手臂復(fù)位。調(diào)整好機(jī)械手的原始位置后，可以啟動(dòng)程序，將小車送入運(yùn)行軌道，并前進(jìn)到預(yù)訂的工作點(diǎn)，到達(dá)后，順時(shí)針將機(jī)械手旋轉(zhuǎn)90°，并伸到最大距離，完成取件步驟，再逆時(shí)針將機(jī)械手旋轉(zhuǎn)90°，收回機(jī)械手，開始前往預(yù)訂傳送工作點(diǎn)，完成整個(gè)搬運(yùn)工作［5］。

直流、交流步進(jìn)電機(jī)在PLC技術(shù)下的機(jī)械手軟件系統(tǒng)運(yùn)行中扮演著重要角色，兩者能夠?qū)㈦娒}的沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器接收到此信號(hào)后，會(huì)按照既定程序旋轉(zhuǎn)固定的“步距角”，其具備零誤差等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用在機(jī)械手的開環(huán)控制過程。PLC技術(shù)的控制程序與I/O表的輸出位置和輸出位置無異，可以使用梯形圖設(shè)計(jì)方式，按照保停程度，即按照條件啟動(dòng)后，設(shè)計(jì)自鎖程序，保障在下一個(gè)程序執(zhí)行前保持上一個(gè)程序。較為典型的有STL為代表的步行梯形圖，此外，還可以借助復(fù)回原位鍵RST、開始鍵SET來完成，如果程序需要更加簡(jiǎn)單一些，可以利用移位等指令，如SFTL、M0等，以達(dá)到抗干擾等性能，提升PLC技術(shù)對(duì)機(jī)械手的影響程度。

3 結(jié)束語

綜上所述，基于PLC技術(shù)的機(jī)械手設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能較好地控制整個(gè)生產(chǎn)過程過程，使得整個(gè)程序安全可靠，有利于保障生產(chǎn)進(jìn)度，提高生產(chǎn)質(zhì)量，在很大程度上規(guī)避人為風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)操作人員的生命安全。企業(yè)必須加大對(duì)PLC技術(shù)下的機(jī)械手控制設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重視程度，引進(jìn)先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)方式，立足于企業(yè)實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)機(jī)械手軟件系統(tǒng)，協(xié)調(diào)生產(chǎn)線運(yùn)行程序，發(fā)揮其良好的抗干擾性能，不斷提升企業(yè)生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)：

［1］于復(fù)生,徐升明,杜桂林等.基于S7-200 PLC的散熱片自動(dòng)化裝配的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2014,（11）：107-109.

［2］于復(fù)生,段登家,杜桂林等.基于S7-200 PLC的四自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.液壓與氣動(dòng),2013（08）：89-91.

［3］彭一航.基于西門子PLC技術(shù)的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.價(jià)值工程,2014（21）：51-52.

［4］鄭玉龍,張玉蓮.基于 PLC 的海洋鉆井平臺(tái)鉆桿傳送機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程,2014,（12）：51-54.

［5］楊榮擎.基于PLC的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)現(xiàn)狀和程序設(shè)計(jì)算法分析［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2015（19）：1820-1820.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.213