PLC基礎(chǔ)下的氣動機械手控制方法分析

向春華+陳勇軍

摘 要：工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，氣動機械手以抗干擾性、結(jié)構(gòu)簡易等優(yōu)點，在各類生產(chǎn)環(huán)境下得以全面運用，而PLC技術(shù)和氣動機械手間的有機融合，是對機電一體化控制目標的落實。本文首先對PLC技術(shù)進行分析，其次著重探討PLC技術(shù)下氣動機械手控制方法和系統(tǒng)，最后淺析PLC下氣動機械手控制系統(tǒng)注意事項，以期實現(xiàn)氣動機械手控制系統(tǒng)水平和性能的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；氣動機械手；控制系統(tǒng)；注意事項

機械手作為自控設(shè)備，以多功能及可變動的特點，成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的核心設(shè)備，如電氣驅(qū)動、液壓傳動、氣壓傳動等模式的驅(qū)動原理，完成機械手控制系統(tǒng)操作的目的。而PLC技術(shù)下的氣動機械手，是以機械控制為前提，在多年發(fā)展中已取得顯著進步，儼然已成為當(dāng)前機械手驅(qū)動模式的發(fā)展導(dǎo)向。但是，如何做好PLC技術(shù)下的氣動機械手控制系統(tǒng)設(shè)計，已成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域關(guān)注的焦點。

1 對PLC技術(shù)的分析

PLC（Programmable Logic Controller，PLC）作為設(shè)備可控制性、可編制性邏輯技術(shù)手段，可針對實際運行環(huán)境，對存儲設(shè)備性能進行設(shè)備、元件等多元化運算，以此彰顯邏輯計算的現(xiàn)實價值。同時，PLC技術(shù)能夠依據(jù)系統(tǒng)、程序的差異對設(shè)備予以控制，完成定期或定時操作，以期實現(xiàn)模擬數(shù)字向?qū)嶋H口令、實際指示的演變。關(guān)于PLC技術(shù)于具體系統(tǒng)中的運用，其核心組件為微處理設(shè)備，如在工業(yè)生產(chǎn)中，以傳統(tǒng)技術(shù)的摒棄與突破，體現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)備生產(chǎn)穩(wěn)定性、簡易性與可靠性、便捷性的優(yōu)勢。此外，PLC技術(shù)是以微處理設(shè)備自身性能為條件，不僅對電氣裝置操作目標的滿足，還可確保工業(yè)生產(chǎn)需求。1960年，我國首次對PLC技術(shù)予以應(yīng)用，而在科技發(fā)展和社會進步的基礎(chǔ)上，PLC技術(shù)應(yīng)用范圍及領(lǐng)域不斷有所拓展，尤其在小型產(chǎn)品、中型產(chǎn)品工業(yè)生產(chǎn)中，對PLC技術(shù)的運用，如紡織領(lǐng)域、印刷領(lǐng)域與電子產(chǎn)品等工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

2 PLC技術(shù)下氣動機械手控制方法

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

筆者所選擇的氣動機械手涉及聯(lián)動氣缸、夾緊氣缸、上臺下壓氣缸等部分，即通過上抬和下壓、夾緊、旋轉(zhuǎn)與松開等操作，結(jié)合聯(lián)動氣缸、鋼絲干間摩擦控制的手段，對機械手工位予以協(xié)調(diào)把控。其中，固定氣缸、活動氣缸間均采用鋼絲干實施控制，選用機械手對其予以旋轉(zhuǎn)；聯(lián)動氣缸作為雙作用性能氣缸，可依據(jù)雙電控電磁閥的方法，將氣體動夾爪作為氣動機械手終端元件，以此完成下放、抓緊等命令；機械手上抬、下壓等命令的操作，均由單電控電磁閥、單作用氣缸等部分完成，同時結(jié)合系統(tǒng)開關(guān)信號對機械手是否處于標準工位進行辨別。而該PLC技術(shù)下氣動機械手控制系統(tǒng)硬件，則由PLC控制系統(tǒng)、過電氣動驅(qū)動共同構(gòu)成。

2.2 系統(tǒng)功能

首先，手動模塊?；赑LC控制器的氣動機械手，若要實現(xiàn)控制的目的，則應(yīng)以工業(yè)裝置控制為導(dǎo)向，通過手動控制方法的界定，用以對設(shè)備故障、電壓回位等問題予以排查。手動操作氣動機械手在實際操作中，思路范圍相對直觀化且明晰化，即僅通過按鈕松緊、伸縮與旋轉(zhuǎn)、升降等操作，方可完成時機械手手動操作的目的。在此過程中，倘若涉及機械手、零件間夾緊操作時，應(yīng)結(jié)合PLC技術(shù)對按鈕左側(cè)開關(guān)進行控制，依據(jù)編寫程序，對新代碼予以輸入及輸出，借助電磁電路氣路間相互接入的原理，便于機械手夾緊操作。

其次，半自動/全自動模塊。從整體上來看，機械手以單流程順序的變化，實現(xiàn)功能操作的目的，并將各動作以運行狀態(tài)的方式呈現(xiàn)。該種機械手控制方法的選擇，可利用圖表法將工作順序演變?yōu)樘菪螆D，以此切實PLC技術(shù)下氣動機械手半自動/全自動操作的目的。

2.3 PLC技術(shù)設(shè)計

第一，型號。依據(jù)科學(xué)運算的開展，氣動機械手控制系統(tǒng)尚未對PLC技術(shù)功能有著明確規(guī)定，但卻對其輸入點、輸出點、存儲字節(jié)存在相應(yīng)的標準。即在本次研究中，PLC型號為S7-300，輸入點為9個、輸出點為6個、存儲字節(jié)為120、存儲容量為48K、128個定時器。另外，PLC通信性能、數(shù)據(jù)處理性能均優(yōu)于平均標準，且結(jié)構(gòu)功能更是具有豐富性優(yōu)勢。

第二，硬件。針對PLC實際運行階段，其工程內(nèi)容包含輸入采樣、程序執(zhí)行以及輸出刷新等環(huán)節(jié)，即3項環(huán)節(jié)均在完成的情況下，方可判定為掃描周期，而CPU的選擇，則對該項環(huán)節(jié)命令的反復(fù)執(zhí)行。其中，輸入采樣是以PLC設(shè)備數(shù)據(jù)、狀態(tài)的輸入讀取為前提，利用映象區(qū)間的存儲，待程序執(zhí)行時期，該區(qū)間數(shù)據(jù)狀態(tài)未發(fā)生變化，但在輸出點、軟設(shè)備、RAM存儲區(qū)等部分的數(shù)據(jù)狀態(tài)將會呈現(xiàn)明顯變化，如對梯形圖對線圈、數(shù)據(jù)梯形圖的作用。經(jīng)yoghurt呈現(xiàn)掃描工作的進行，PLC則會自動開啟輸出刷新程序，以電路驅(qū)動和鎖存電路的外設(shè)輸出，完成PLC輸出的目的。

第三，總線控制。總線控制作為連接現(xiàn)場自控設(shè)備、智能設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)，具有多節(jié)點、雙向串行與數(shù)字式的特點，可結(jié)合PLC硬件I/O協(xié)議原則，對開關(guān)5點、氣爪伸縮和旋轉(zhuǎn)6點、按鈕6點、氣爪夾等20點予以科學(xué)使用，但線圈KM9點和電磁閥線圈8個，依據(jù)總線設(shè)計控制標準，結(jié)合單周、訓(xùn)傳與手動等操作，對開關(guān)功能實施手動切換，以便在實際操作前，將其達至準確工作模式。

第四，軟件設(shè)計。事先做好順序圖設(shè)計工作，即依據(jù)標準路線完成各項操作，以清晰性和邏輯性的特點，成為氣動機械手控制PLC系統(tǒng)的常見設(shè)計導(dǎo)向。對于軟件設(shè)計環(huán)節(jié)，其具體操作如下：由右至原點處，以左擺、氣缸伸出、吸持體與回退、原位循環(huán)等過程，完成順序功能圖設(shè)計。但該項環(huán)節(jié)的進行，往往會存在執(zhí)行故障、停電等不可控性操作，應(yīng)結(jié)合手動操作的原理，對機械手工位進行手動安裝并調(diào)整。待調(diào)至原始工位后，方可結(jié)合各項程序操作，對轉(zhuǎn)換標志、連續(xù)標志實施界定區(qū)分。

3 PLC下氣動機械手控制系統(tǒng)注意事項

于氣動機械手系統(tǒng)執(zhí)行階段，其回轉(zhuǎn)操作以氣動閥控制，即YV1-2；機械手上下操作由YV3-4執(zhí)行；夾緊、放松等操作則由YV5-6控制。同時，機械手控制系統(tǒng)，待工位準確后呈現(xiàn)的信號為：手臂左右旋到位，則為SQ2、SQ3；升降到位則為SQ4、SQ5。而在PLC技術(shù)控制下的機械手，其系統(tǒng)注意事項及動作標準如下：

機械手若處于原始工位，則可依據(jù)SQ1工作原理，保持按鈕啟動狀態(tài)，待機械手松開后傳送帶執(zhí)行運動操作，即其“手臂”呈現(xiàn)上升趨勢；當(dāng)手臂達至最高點時，SQ4開關(guān)信號發(fā)生變化，即上升命令停止向左旋轉(zhuǎn)；以左旋限制點為基準，SQ2開關(guān)信號改變，致使機械手運行狀態(tài)由左旋轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆?；直至下降至下限位置，確保傳送帶處于啟動狀態(tài)，待機械手至工件規(guī)定位置后，采用機械手對工件予以抓緊，完成逆向循環(huán)操作。

4 結(jié)束語

總而言之，PLC技術(shù)、氣動機械手系統(tǒng)間協(xié)調(diào)設(shè)計，不僅是現(xiàn)代社會的衍生物，還是科技發(fā)展的“結(jié)晶”。以時代性的特點，在社會發(fā)展、生活進步等領(lǐng)域具有顯著作用。而在此過程中，PLC技術(shù)與氣動機械手控制間的融合，是以PLC技術(shù)應(yīng)用性優(yōu)勢、自身性能為基準，待切實機械手控制目標后，強化其控制系統(tǒng)實際操作精準度和安全性效能，從而降低機械手執(zhí)行事故的發(fā)生概率。

參考文獻

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