PLC控制機(jī)械手在生產(chǎn)自動化中的應(yīng)用

王鐵剛+高國智

摘 要：PLC也被稱為電力線上網(wǎng)，是指通過電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)和話音信號傳輸?shù)耐ㄐ欧绞剑渫ㄐ诺妮d體為電力線，因此具有較大的便捷性，本文對PLC機(jī)械手在自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：PLC；控制機(jī)械手；生產(chǎn)自動化

PLC主要的優(yōu)點(diǎn)有：速度快、傳輸穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)靈活、成本低、使用范圍廣。PLC是在工業(yè)環(huán)境下專門應(yīng)用的數(shù)字運(yùn)算裝置，通過存儲器在內(nèi)部進(jìn)行各種運(yùn)算指令的存儲，以數(shù)字和模擬的形式進(jìn)行輸入和輸出，對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制。

一、初始位置

多數(shù)機(jī)電設(shè)備都需要對其初始位置進(jìn)行設(shè)置，若相關(guān)的部件不處于初始位置就不能正常啟動設(shè)備。當(dāng)機(jī)械設(shè)備受程序控制時(shí)，都會有相應(yīng)的初始位置，初始位置是設(shè)備運(yùn)行的起點(diǎn)。在對設(shè)備初始位置進(jìn)行設(shè)置的過程中，要結(jié)合設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況及其特點(diǎn)，進(jìn)行有根據(jù)的設(shè)置。機(jī)械手所在的初始位置要使所有的氣缸活塞都處于縮回的狀態(tài)，因?yàn)闄C(jī)械手的動作完成都是通過氣缸進(jìn)行的，所以機(jī)械手停止的正常位置就是初始位置，由于停止的狀態(tài)可能會持續(xù)較長的時(shí)間，若機(jī)械手停止是氣缸的活塞為伸出狀態(tài)，活塞桿在空氣中長期暴露就會氧化和被腐蝕，致使桿表面的光潔度不足，進(jìn)而影響氣缸的氣密性。所以初始位置的氣缸必須都處于縮回的狀態(tài)，這樣才能夠保證設(shè)備的使用期限。從安全角度進(jìn)行考慮。只有保證氣缸的正常運(yùn)作，才能夠進(jìn)一步保證機(jī)械手及機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行，機(jī)械手的懸臂氣缸為旋轉(zhuǎn)氣缸，并沒有活塞桿這一部件，所以其在初始位置時(shí)也可以停留在右限位。

二、抓取和放置延時(shí)

延時(shí)的設(shè)計(jì)是為了氣爪能夠?qū)ぜM(jìn)行穩(wěn)定的抓取和放置，由于氣爪的體積較小，當(dāng)手臂的活塞桿下降到一定的位置時(shí)，信號會被下限位的傳感器接收，驅(qū)動氣爪收縮夾緊，既要求速度要快捷，又要求夾取具有一定的準(zhǔn)確度，因此要對設(shè)備進(jìn)行精細(xì)的調(diào)試。首先要使氣爪的中心與工件的中心位置處于同一水平線上，隨后要對每個(gè)工件的停留位置進(jìn)行調(diào)整，使其能夠處于同一位置之上，此外還要將下限位傳感器安裝在合適的位置，若是位置過高就會導(dǎo)致活塞桿沒有完全伸直氣爪就進(jìn)行夾緊，撞擊工件導(dǎo)致工件損壞。在其中的抓取和放置過程中設(shè)置延時(shí)，就能夠?qū)ぜM(jìn)行安全可靠的提升搬運(yùn)。在機(jī)械手中設(shè)置延時(shí)，不僅能夠保證氣缸活塞桿能夠降至最低的位置，同時(shí)也使得在氣桿降至最低位置后能出現(xiàn)停頓，使下降過程中的慣性作用消除，減小工件與放置位置接觸時(shí)的沖擊力。

傳感器能夠?qū)C(jī)械手的動作執(zhí)行情況進(jìn)行檢測，以保證機(jī)械手能夠安全可靠地完成整個(gè)搬運(yùn)工作，這也是對機(jī)械手的狀態(tài)控制，是當(dāng)前控制機(jī)械設(shè)備的使用最為普遍的方式。狀態(tài)控制能夠促使機(jī)械設(shè)備對工作任務(wù)進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的完成，若設(shè)備出現(xiàn)故障問題，機(jī)修人員也能夠?qū)Τ霈F(xiàn)故障的位置進(jìn)行快速地判斷，并進(jìn)行及時(shí)地維修。

三、停止信號

運(yùn)行機(jī)械手的過程中，按下SB6停止按鈕，使得在完成當(dāng)前搬運(yùn)工作后機(jī)械手能夠回到初始位置停止，也就是在出現(xiàn)停止信號時(shí)，機(jī)械手需要繼續(xù)完成一個(gè)工作循環(huán)后再停止工作。如此一來，就要對這個(gè)工作循環(huán)的起始點(diǎn)、終點(diǎn)了解清楚，通常情況下機(jī)械手的工作起終點(diǎn)都是初始位置。在進(jìn)行程序的編寫時(shí)，可以采用輔助繼電器M，使繼電器能夠通過停止信號而進(jìn)行吸合和自鎖，啟動信號將回路切斷使繼電器M復(fù)位，完成最后一個(gè)步驟后，在輸出停止的回路中串進(jìn)繼電器常開觸點(diǎn)，在輸出啟動的回路中串進(jìn)繼電器常閉觸點(diǎn)，就能夠滿足工作流程的需求。若在機(jī)械手搬運(yùn)工件時(shí)出現(xiàn)了突然斷電的情況，應(yīng)當(dāng)保證在斷電的瞬間氣桿的狀態(tài)不發(fā)生改變，工件也不會因氣爪松弛而掉落。這就要求在選擇電磁閥配置時(shí)要制定一定的標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足上述要求，機(jī)械手的手臂、懸臂和旋轉(zhuǎn)氣缸以及氣爪的氣缸都需要選擇雙控的二位五通電磁閥，這樣能夠縮短電磁閥線圈通電狀態(tài)的時(shí)間。不僅能夠節(jié)約用電，也能夠?qū)﹄姶砰y的使用期限進(jìn)行延長，保證整個(gè)搬運(yùn)過程的安全進(jìn)行。

四、PLC機(jī)械手的應(yīng)用

將PLC機(jī)械手應(yīng)用于某生產(chǎn)線上，將工件從工序A的位置搬運(yùn)到工序B的位置進(jìn)行進(jìn)一步加工。在啟動機(jī)械手前，要檢查其是否處于初始位置，機(jī)械手處于初始位置的狀態(tài)就是：懸臂氣缸在左限位停留，手臂氣桿和懸臂氣桿都處于縮回的狀態(tài)。當(dāng)機(jī)械手的電源接通后，按下SB5啟動按鈕，根據(jù)以下的順序?qū)ぜ_始搬運(yùn)：懸臂氣桿伸出→至前限位后傳感器接收信號，手臂氣桿伸出→至下限位后0.5s延時(shí)后氣爪夾緊→0.5s延時(shí)→手臂氣桿縮回→至上限位后傳感器接收信號，懸臂氣桿縮回→至后限位后傳感器接收信號，旋轉(zhuǎn)氣缸使機(jī)械手右轉(zhuǎn)→至右限位后傳感器接收信號→懸臂氣桿伸出→至前限位后傳感器接收信號，手臂氣桿伸出→至下限位后0.5s延時(shí)后氣爪松弛→機(jī)械手臂氣桿縮回→至上限位傳感器接收信號，懸臂氣桿縮回→至后限位傳感器接收信號，旋轉(zhuǎn)氣缸使機(jī)械手左轉(zhuǎn)→回歸初始位置，完成一個(gè)搬運(yùn)工作循環(huán)。若不按下SB6停止按鈕，機(jī)械手會持續(xù)循環(huán)完成上述工作流程，若按下停止按鈕，機(jī)械手會在完成當(dāng)前循環(huán)后停止并回到原位即初始位置。

五、結(jié)語

綜上所述，PLC控制的機(jī)械手能夠滿足生產(chǎn)中工序要求，具有較高的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，且結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，能夠較好地實(shí)現(xiàn)自動化的生產(chǎn)。

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