PLC控制機(jī)械手在生產(chǎn)自動(dòng)化中的應(yīng)用

董 林 劉君奇

沈陽機(jī)床股份有限公司中捷立加分公司

PLC控制機(jī)械手在生產(chǎn)自動(dòng)化中的應(yīng)用

董 林 劉君奇

沈陽機(jī)床股份有限公司中捷立加分公司

機(jī)械手在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中具有里程碑意義，是利用程序控制機(jī)械手臂，在空間范圍內(nèi)對(duì)物體進(jìn)行抓、放、搬運(yùn)等操作，這能提升生產(chǎn)的效率，也能避免在進(jìn)行危險(xiǎn)工序操作時(shí)造成的人員傷害。本文主要是介紹PLC控制下的機(jī)械手應(yīng)用要點(diǎn)，旨在讓機(jī)械手的應(yīng)用效果更佳。

PLC控制；機(jī)械手；生產(chǎn)自動(dòng)化；應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，讓工業(yè)生產(chǎn)逐步走向智能化和自動(dòng)化。隨著自動(dòng)化的發(fā)展，特別是生產(chǎn)期間，單機(jī)或者組合機(jī)床使用機(jī)械手輔助工作，完成對(duì)應(yīng)工序是常見的。故此，機(jī)械手的控制已經(jīng)成為影響生產(chǎn)質(zhì)量、效率的關(guān)鍵要素，所有的技術(shù)人員都要加以注意，并在工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以期提升生產(chǎn)效率。

一、機(jī)械手的概述

機(jī)械手主要是以人手臂為原型，然后通過編程設(shè)置機(jī)械手的固定動(dòng)作，機(jī)械手在施工期間能通過各個(gè)零部件間的配合實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)等動(dòng)作，是一種能進(jìn)行自動(dòng)化操作的設(shè)備。早期的機(jī)器人多為機(jī)械手機(jī)器人，關(guān)于機(jī)械手的研發(fā)，能讓人從繁重的勞動(dòng)中解放出來，特別是在生產(chǎn)強(qiáng)度較高的情況下，機(jī)械手不但能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，也能在較大程度上讓工作人員的安全得以保障。使用機(jī)械手不僅能帶來生產(chǎn)能力的提高，也能讓其應(yīng)用的自動(dòng)化程度得到發(fā)展，工作期間人員安全得到保障，所以當(dāng)前機(jī)械手在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)都能得到切實(shí)的應(yīng)用。

根據(jù)當(dāng)前的狀況能夠獲悉，使用PLC或者繼電器控制，能讓機(jī)械手的控制方式得以強(qiáng)化?，F(xiàn)在繼電控制中由于故障率偏大，所以消耗的功率也很大，在控制方式略顯死板的情況下，傳統(tǒng)的繼電器控制方式已經(jīng)被淘汰；目前在只能推行優(yōu)勢(shì)化控制，微機(jī)控制使用的比較多，這就使整個(gè)控制出現(xiàn)抗干擾能力差的局面，后期維修會(huì)產(chǎn)生困難，所以采用PLC控制的多為高新技術(shù)或者電子行業(yè)。

目前提及的PLC控制，多是以PLC為依托，將計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和通信技術(shù)三者融為一體。由于自動(dòng)控制系統(tǒng)之間要相互通用，所以結(jié)構(gòu)就偏于簡(jiǎn)單，編程過程也耗時(shí)較短，這就能集中體現(xiàn)出PLC的優(yōu)勢(shì)，且其優(yōu)勢(shì)能保證性能的良好和可靠，同時(shí)由于抗干擾能力較強(qiáng)，所以維修期間能做到方便和快捷，在大的背景環(huán)境下，選用機(jī)械手操作是最具效果的。

二、PLC機(jī)械手在自動(dòng)化應(yīng)用過程中的具體應(yīng)用

(一)控制需求分析

機(jī)械手主要控制是受到單線圈的電磁閥控制，特別是抓取和放松動(dòng)作執(zhí)行期間，就要考慮如何運(yùn)用氣缸控制電磁閥，原因是機(jī)械手是借助于氣缸驅(qū)動(dòng)完成動(dòng)作的。線圈放電的時(shí)候，機(jī)械手會(huì)自動(dòng)做抓取動(dòng)作，但當(dāng)線圈斷電的時(shí)候，機(jī)械手會(huì)放松下來。但在操作期間，為保障安全就要所有工序有序開展，一項(xiàng)工序完成后，才能開展下一項(xiàng)工序。另外，工作期間為能讓機(jī)械手的工作開從始至終，所有動(dòng)作的順利完成，就要控制好限位開關(guān)和電磁閥，這是確保生產(chǎn)安全的關(guān)鍵點(diǎn)，能讓生產(chǎn)的安全性得到切實(shí)保障。機(jī)械手設(shè)置，多是通過指示燈顯示手動(dòng)控制或自動(dòng)控制，設(shè)置對(duì)應(yīng)控制模式的時(shí)候，要結(jié)合具體的工序，分析該工序應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作，最終讓控制工作能科學(xué)和合理的進(jìn)行。

(二)確定初始位置

確定初始位置，能讓設(shè)備做好對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)限定，讓控制系統(tǒng)設(shè)定好初始位置，若兩者能契合可以直接進(jìn)行操作，但若兩者有偏差，能通過控制得到妥善的調(diào)整，這樣就能確保操作的安全性能，其中初始位置的確定對(duì)機(jī)電發(fā)展而言有著極為重要的影響。位置確定就汽車離合為例，汽車在發(fā)動(dòng)的時(shí)候，離合應(yīng)該處于“空擋”或者“離開”的位置上，這就能被看成是處于默認(rèn)的初始位置，若離合沒有在此位置之上，就極易出現(xiàn)威脅駕駛員安全的事故的意外。選擇此位置為初始位置，是由于氣缸活塞若暴露到空氣表層，在與空氣接觸期間出現(xiàn)腐蝕后，氣缸的氣密性會(huì)受到影響，設(shè)備很難正常運(yùn)行。

(三)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

1.硬件設(shè)計(jì)。一般情況下，工業(yè)生產(chǎn)中為了實(shí)現(xiàn)大批量的高效生產(chǎn)，都會(huì)盡可能的采用自動(dòng)化生產(chǎn)模式。在這種模式中機(jī)械手的應(yīng)用非常廣泛。機(jī)械手的控制系統(tǒng)在處理輸入信號(hào)和輸出型號(hào)時(shí)需要結(jié)合PLC的邏輯規(guī)則，通過I/O節(jié)點(diǎn)的使用和預(yù)留來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能夠在正常工作的情況下，預(yù)留出可供進(jìn)一步擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)。因此，在選擇合適型號(hào)的PLC時(shí)需要考慮性能和價(jià)格，以及控制系統(tǒng)的實(shí)際性能需求。

2.軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)軟件時(shí)要參考系統(tǒng)的實(shí)際要求，確保軟件的設(shè)計(jì)工作能夠切實(shí)滿足系統(tǒng)需求。控制系統(tǒng)可能會(huì)存在自動(dòng)和手動(dòng)這兩種操作形式并存的狀況。因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要針對(duì)這兩種操作模式進(jìn)行分別設(shè)計(jì)，避免兩種模式的應(yīng)用產(chǎn)生沖突。譬如可以對(duì)兩種使用模式進(jìn)行分別設(shè)計(jì)，在程序檢測(cè)合格后將其變成獨(dú)立的兩個(gè)模塊分別安裝與操作系統(tǒng)。

(四)程序中需要考慮的問題

在進(jìn)行程序編寫工作時(shí)需要考慮到機(jī)械手的使用安全性、簡(jiǎn)潔操作性以及操作的有效性。在實(shí)際工作中，編寫控制程序時(shí)應(yīng)當(dāng)將程序的安全性放在第一位進(jìn)行考慮，安全是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中必須確保的項(xiàng)目。一旦控制系統(tǒng)所使用的程序在安全性上發(fā)生了問題，那么整個(gè)程序都將作廢，其所造成的損失也是難以估量的。其次應(yīng)該考慮設(shè)備在運(yùn)行過程中是否能夠擁有滿足需要的效率，效率越高所能完成的工作也就越多。最后要考慮的是設(shè)備的便捷操作，便捷操作雖然能夠帶來優(yōu)秀的人機(jī)互動(dòng)，但是相對(duì)于安全和生產(chǎn)效率來說，人的體驗(yàn)感是可以做出讓步的。

(五)應(yīng)用PlC的好處

在對(duì)機(jī)械手的運(yùn)行程序進(jìn)行設(shè)計(jì)和編寫的過程當(dāng)中，采用PLC設(shè)備可以非常有效的提高系統(tǒng)在操作過程中的安全性和可靠性。同時(shí)，應(yīng)用PLC的機(jī)械手可以在一定程度上減小本身體積，使應(yīng)用的過程中能夠?yàn)樯a(chǎn)場(chǎng)地節(jié)約更大的面積，對(duì)于生產(chǎn)單位來說，更大的生產(chǎn)面積對(duì)于生產(chǎn)平面的布置有很大的好處，可以加裝更多的相關(guān)設(shè)備或者機(jī)械手用于生產(chǎn)。另外，加裝PLC也可以提高機(jī)械手在生產(chǎn)過程當(dāng)中的精準(zhǔn)性。

結(jié)束語：

企業(yè)發(fā)展期間若能使用PLC控制機(jī)械手，能在整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)期間讓設(shè)備生產(chǎn)效率增加，同時(shí)也能減少設(shè)備的故障率，減輕人員工作負(fù)擔(dān)，使人員從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，生產(chǎn)能順利開展。所以要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理，最終發(fā)揮出PLC的系統(tǒng)化的作用。

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[3]張勁.PLC控制機(jī)械手在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)中的有效應(yīng)用探析 [J].機(jī)械制造與自動(dòng)化.2014(01)：12-13