基于PLC控制的工業(yè)機(jī)械手在自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用探究

王建明

摘要：隨著現(xiàn)代化科技的不斷發(fā)展，機(jī)械手在自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，利用微系統(tǒng)來控制機(jī)械手臂取代以往人工操作的流程，與此同時(shí)，PLC（可編程控制器）技術(shù)的興起為機(jī)械手創(chuàng)造了更好的系統(tǒng)條件和先進(jìn)技術(shù)，順應(yīng)了當(dāng)代自動(dòng)化生產(chǎn)的新要求和新挑戰(zhàn)。本文基于PLC的原理應(yīng)用和其與機(jī)械手相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，分析了目前自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中PLC控制機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景，以期能在今后的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中幫助相關(guān)人員研究出更簡易的編程方案、更先進(jìn)的控制技術(shù)，進(jìn)而提高自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的效率和質(zhì)量，促進(jìn)我國工業(yè)化的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：PLC控制；工業(yè)機(jī)械手；自動(dòng)化生產(chǎn)；應(yīng)用

一、PLC概述

（一）PLC的原理及應(yīng)用

PLC全稱為可編程控制器，是一門集微系統(tǒng)、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)運(yùn)算和計(jì)算機(jī)編程多學(xué)科于一身的技術(shù)手段，主要工作原理是通過提前預(yù)定好的條碼程序指揮自動(dòng)化電子系統(tǒng)設(shè)備的操作和運(yùn)行。我國目前已經(jīng)有很多工業(yè)區(qū)對(duì)PLC技術(shù)有了充分的利用，PLC技術(shù)如此快速的發(fā)展和應(yīng)用離不開它先進(jìn)的抗干擾能力和穩(wěn)定可靠的運(yùn)行能力，而且處理系統(tǒng)相比之前也更為簡潔易懂，只需要進(jìn)行簡單的編程設(shè)計(jì)就能指揮多種自動(dòng)化機(jī)械工具，這樣的優(yōu)勢(shì)為PLC的推行奠定了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，PLC技術(shù)一旦實(shí)施運(yùn)行，過程不需要進(jìn)行長時(shí)間的監(jiān)督，即使出現(xiàn)了故障也只需修改程序編碼就可以進(jìn)行維護(hù)與更新。

（二）PLC的優(yōu)勢(shì)

PLC能得到廣泛的應(yīng)用必然是因?yàn)槠浯嬖诤芏嗖豢商娲膬?yōu)勢(shì)，它雖為編程控制設(shè)備，但其核心是梯形圖編碼，即使沒有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的工作人員也可以很快的進(jìn)行熟練操作，進(jìn)行指令控制。而且這樣簡易的編碼程序可以同時(shí)指揮數(shù)以千計(jì)的繼電器，只要通過統(tǒng)一的總開關(guān)，就能實(shí)現(xiàn)持續(xù)的回路操控，配合其他系統(tǒng)讓自動(dòng)化設(shè)備同步實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)等功能，有效地節(jié)省的工作時(shí)間，節(jié)約了人力、物力資源。

除此之外，PLC技術(shù)的抗干擾能力是目前最為先進(jìn)的，因?yàn)樗捎玫氖擒浶赃B接裝置，只需要執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的編碼進(jìn)行工作，不會(huì)與繼電器等產(chǎn)生排斥或干擾。擁有這些優(yōu)點(diǎn)的PLC自身體積和耗能也十分節(jié)省資源，安裝方便簡單，有故障能自我診斷，這些必然導(dǎo)致了PLC在工業(yè)體系中的廣泛應(yīng)用。

二、機(jī)械手的基本概念和發(fā)展前景

（一）機(jī)械手概述

機(jī)械手即為以人類手臂為原型的自動(dòng)化操作裝置，它的工作原理是在事先設(shè)定好的操作位置上進(jìn)行一些抓取、轉(zhuǎn)移、交換的動(dòng)作，是模仿了人類的手動(dòng)搬運(yùn)原型。我們很早就已經(jīng)有了工業(yè)化機(jī)器人，就是原始的機(jī)械手，這一技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用解放了人類的雙手，結(jié)束了以往枯燥、繁瑣的手動(dòng)操作，不僅如此，機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中大大提升了工作效率和質(zhì)量，避免了工作人員在工廠中受傷的情況，這樣高效優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用讓機(jī)械手很快地風(fēng)靡于社會(huì)的很多行業(yè)中。

（二）機(jī)械手的發(fā)展前景

機(jī)械手的主要控制方式目前有PLC、繼電器和微系統(tǒng)三種，其中繼電器和微系統(tǒng)已經(jīng)面臨著淘汰的趨勢(shì)，因?yàn)槔^電器在操作中很容易出現(xiàn)故障和死機(jī)的現(xiàn)象，而且維修耗費(fèi)力大；而微機(jī)雖然相對(duì)更為智能，卻難以抵抗外界因素的干擾；這就導(dǎo)致在未來機(jī)械手的發(fā)展中一定會(huì)逐漸全面采用PLC技術(shù)，將計(jì)算機(jī)行業(yè)、通信行業(yè)和自動(dòng)化行業(yè)結(jié)合應(yīng)用，來發(fā)展未來的工業(yè)生產(chǎn)。

三、PLC控制工業(yè)機(jī)械手在自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用

（一）PLC控制工業(yè)機(jī)械手的工作原理

機(jī)械手在工作時(shí)一直保持著循環(huán)往復(fù)的動(dòng)作，它的操作流程步驟如下：從機(jī)械手臂的左上位啟動(dòng)出發(fā)，緊接著會(huì)發(fā)生下降動(dòng)作直到要進(jìn)行操作的工件部位再停止，然后將工件夾起轉(zhuǎn)運(yùn)到對(duì)應(yīng)的位置上。機(jī)械手在夾起工件時(shí)就會(huì)上升到固定位置，再開始向右轉(zhuǎn)移回到預(yù)先設(shè)定好的位置上，將工件放置好。這樣往返的動(dòng)作會(huì)進(jìn)行持續(xù)的循環(huán)直到將所有工件都轉(zhuǎn)運(yùn)完畢。途中需要PLC對(duì)其進(jìn)行操縱和指揮，會(huì)針對(duì)特定的工作要求進(jìn)行不同的程序設(shè)計(jì)，要注意進(jìn)行PLC編碼時(shí)對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確把握才能更好的完成工作。

（二）PLC控制機(jī)械手設(shè)計(jì)方案要領(lǐng)

PLC控制機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案是整個(gè)工作流程的關(guān)鍵所在，其應(yīng)該依據(jù)操作的先后次序來編寫代碼，準(zhǔn)確規(guī)范每一步動(dòng)作，像在機(jī)械手裝置上分別對(duì)上升、下降、抓取、放落等動(dòng)作進(jìn)行專門的開關(guān)設(shè)定，并給出信號(hào)指示，便于今后的工作執(zhí)行。在編碼程序中盡量要保證機(jī)械手可以快捷、有效、安全的執(zhí)行工作，所有的程序運(yùn)行都要基于安全第一的原則，再進(jìn)行效率和工作質(zhì)量的優(yōu)化。機(jī)械手工作應(yīng)該著重考慮以下4個(gè)問題：一是保證機(jī)械手的抓取力足夠，不讓原件在轉(zhuǎn)移過程中輕易發(fā)生脫落；二是為機(jī)械手設(shè)定一定的張合角度和延伸度，確保原件能順利被抓取轉(zhuǎn)移；三是對(duì)針對(duì)具體原件設(shè)定具體機(jī)械手的形狀；四是強(qiáng)化機(jī)械手的硬度和剛度，保證其足夠結(jié)實(shí)耐用。只有保證了設(shè)計(jì)方案的完善度和可靠度，才能讓自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中的PLC機(jī)械手更好的付諸于應(yīng)用。

（三）機(jī)械手在應(yīng)用中的維護(hù)

機(jī)械手在PLC控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)作操作時(shí)，一定要把握好機(jī)器的靈敏度才能更好的完善動(dòng)作流程，這就要求相關(guān)工作人員對(duì)控制器進(jìn)行嚴(yán)格的把控，如若有儀器故障發(fā)生，要及時(shí)的進(jìn)行檢修和維護(hù)。平時(shí)所有操作人員都要保證在機(jī)械手在進(jìn)行單期循環(huán)時(shí)再按下控制按鈕，循環(huán)停止時(shí)就及時(shí)按下暫停按鈕，途中機(jī)械手的再次工作都必須工作人員親自手工操作，這樣就能有效保證機(jī)器的安全性。此外，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該定期對(duì)機(jī)械手和PLC程序進(jìn)行性檢修與維護(hù)，及時(shí)更新系統(tǒng)。

四、總結(jié)與展望

綜上所述，機(jī)械手的應(yīng)用是自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，為工業(yè)界的生產(chǎn)和加工提供者重要的服務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，可編程控制的完善給機(jī)械手帶來了可觀的發(fā)展前景，提高了工作效率和工程質(zhì)量，增加了設(shè)備了的精準(zhǔn)性，將自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的意義充分體現(xiàn)。PLC技術(shù)和機(jī)械手是目前處于協(xié)同發(fā)展，互助共進(jìn)的情形，兩者的革新和發(fā)展都能促進(jìn)整個(gè)工業(yè)體系的進(jìn)步。

總之，在如今社會(huì)的緊迫情形下，多學(xué)科交叉技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，多元一體化的工業(yè)模式會(huì)成為今后自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。因此我們要不斷地探究新技術(shù)，改革工業(yè)設(shè)備水平，培養(yǎng)專業(yè)的操作人員，為今后我國整體工業(yè)體系的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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（作者單位：恒潔衛(wèi)浴集團(tuán)有限公司）