基于PLC的取放料氣動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬世鑫

摘 要：近年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，現(xiàn)代化技術(shù)很好的取代了傳統(tǒng)的人工勞動(dòng)力，隨著人們對(duì)生產(chǎn)效率不斷提出新的要求。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，越來(lái)越多的工業(yè)過(guò)程加入了現(xiàn)代化的技術(shù)。很好的避免了環(huán)境惡劣情況的影響。特別是機(jī)械手的應(yīng)用，其系統(tǒng)組成相對(duì)簡(jiǎn)單并且不污染環(huán)境、組件價(jià)格便宜和系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)，已經(jīng)滲透到工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)的發(fā)展與成長(zhǎng)中占據(jù)了重要的地位。

關(guān)鍵詞：機(jī)械手;氣動(dòng)系統(tǒng);控制系統(tǒng);PLC

一、氣動(dòng)機(jī)械手相關(guān)技術(shù)概況

1.1 氣動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)介

顧名思義，很好的利用了氣體的壓力來(lái)完成動(dòng)力的提供。該技術(shù)很好的符合了時(shí)代價(jià)值觀念，具有綠色，環(huán)保，安全，穩(wěn)定的優(yōu)秀特性。另外來(lái)說(shuō)，該技術(shù)能夠避免外界環(huán)境的影響。取材容易，技術(shù)成本低，極大地提升了企業(yè)的整體效益?，F(xiàn)階段已經(jīng)成熟的應(yīng)用到了我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)層次，隨著技術(shù)的發(fā)展，相信會(huì)在我國(guó)的醫(yī)藥領(lǐng)域大量的使用。

該技術(shù)已經(jīng)大量的在工業(yè)生產(chǎn)中使用，并不斷地朝著智能化的方向發(fā)展，從全球的范圍來(lái)看，西方的資本主義國(guó)家在該領(lǐng)域發(fā)展的比較迅速，占領(lǐng)了大量的市場(chǎng)份額。我國(guó)在該領(lǐng)域起步較晚，技術(shù)方面不沒(méi)有特別的嫻熟。隨著我國(guó)技術(shù)的進(jìn)步，相信我國(guó)能夠在該領(lǐng)域不斷地實(shí)現(xiàn)進(jìn)步，使得該技術(shù)朝著集成化，小型化，智能化的方向發(fā)展[6]。

1.2 控制技術(shù)簡(jiǎn)介

控制模塊作為整個(gè)設(shè)備的核心模塊，起到了舉足輕重的影響。更好的實(shí)現(xiàn)有效穩(wěn)定的控制，才會(huì)進(jìn)一步的提升整個(gè)裝置的運(yùn)行效率?，F(xiàn)階段來(lái)看，我國(guó)在該領(lǐng)域主要是使用了PLC系統(tǒng)完成裝置的控制。PLC系統(tǒng)又名可編程操作系統(tǒng)，很好的運(yùn)用了自身強(qiáng)大的邏輯功能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算與存儲(chǔ)。這一控制系統(tǒng)很好的完成了我們所需要的各項(xiàng)任務(wù)。在過(guò)去時(shí)間里，我們工業(yè)上的控制模塊主要是采用了繼電器模塊，該傳統(tǒng)的控制方式存在著大量的缺點(diǎn)與不足，不能夠很好的起到準(zhǔn)確的控制作用。PLC系統(tǒng)作為新生代的控制系統(tǒng)，很好的代替了傳統(tǒng)的工業(yè)裝備控制模塊。該控制系統(tǒng)能夠很好避免外界環(huán)境對(duì)其的干擾，實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的運(yùn)行，另外該項(xiàng)技術(shù)采用了梯形語(yǔ)言，能夠很好地實(shí)現(xiàn)邏輯控制，操作人員的整個(gè)操作過(guò)程變得更為簡(jiǎn)便理解。

二、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

2.1.1.控制系統(tǒng)的性能要求分析

機(jī)械手一般都是在左上限位的地方，除非工作才會(huì)有所移動(dòng)。且不工作時(shí)候，機(jī)械手不會(huì)抓取任何東西，往往靜止于原點(diǎn)。只有按下啟動(dòng)按鈕，才會(huì)正式工作，并且這一工作是往返來(lái)回進(jìn)行的，按下回停止按鈕才會(huì)重新歸于原點(diǎn)。啟動(dòng)按鈕被按下時(shí)，機(jī)械手會(huì)下降到下限位，此時(shí)碰觸到了下限位開關(guān)，并終止下降，同時(shí)夾緊電磁閥上電，機(jī)械手中的原有物品也會(huì)感受到一個(gè)更加緊的握力，不過(guò)距離物品被真正抓緊，需要一個(gè)2S的緩沖期。在這之后，物品就可以借助機(jī)械手的運(yùn)輸移動(dòng)位置，實(shí)現(xiàn)它去往上限位的目的，并且可以控制機(jī)械手向右方運(yùn)行，不過(guò)這還需要啟動(dòng)上限位開關(guān)配合，在右行到達(dá)右限為時(shí)，碰觸到右限位開關(guān)從而機(jī)械手進(jìn)行下行，到達(dá)下限位后，碰觸到下限位開關(guān)，機(jī)械手電磁閥失電，機(jī)械手會(huì)感受到一個(gè)突然放松的力，放下手中原有物品，不過(guò)這同樣需要一個(gè)2s的緩沖期，這一次啟動(dòng)上限位開關(guān)，則是為了控制機(jī)械手向左運(yùn)動(dòng)，以便它能重新在原點(diǎn)進(jìn)行新一輪的工作，轉(zhuǎn)入其他工作流程。

2.1.2.控制系統(tǒng)的功能模塊分析

針對(duì)于本次設(shè)計(jì)，裝置的控制系統(tǒng)主要是包含了自動(dòng)功能模塊以及回原位模塊。后者實(shí)現(xiàn)的作用是能夠穩(wěn)定準(zhǔn)確的確定裝置的狀態(tài)，并很好地判斷是否在原位，若否，我們就可以采用人工控制的方式，使其歸位。完成上述的一系列動(dòng)作之后，前者就能夠很好地實(shí)現(xiàn)功能，完成裝置的自動(dòng)工作要求。

2.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.2.1 PLC 選型

針對(duì)于本次設(shè)計(jì)，我們選用了如圖3-1的控制模塊。裝置的氣缸模塊由限位開關(guān)提供有效的控制，很好地完成了對(duì)氣缸位置的檢測(cè)，以及驅(qū)動(dòng)氣缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。本次方案中，氣缸的兩側(cè)分別安裝了兩個(gè)開關(guān)，穩(wěn)定了提供了信息的輸入。對(duì)于整個(gè)控制模塊，該包含了十六個(gè)接口，這一系列的擴(kuò)展接口很好的完成了數(shù)據(jù)的輸入與輸出。為整個(gè)裝置很好的提供了穩(wěn)定的控制。另外該系統(tǒng)中包含了大量的指示燈，方便了操作人員的操作，能夠很好地實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程。另外，大量的該系統(tǒng)還包含了十八個(gè)輸出接口。

2.2.2 PLC 與計(jì)算機(jī)通訊設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信息時(shí)代到來(lái)。PLC也伴隨著到來(lái)，所以來(lái)說(shuō)，該模塊很好的實(shí)現(xiàn)了通訊的各項(xiàng)功能，很好的完成了各類信號(hào)的傳遞。該系統(tǒng)主要是采取了數(shù)字信號(hào)的傳遞模塊，很好的解決了數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中的失真問(wèn)題，更好的完成了裝置之間的信息與數(shù)據(jù)的交流?？偟膩?lái)說(shuō)，該系統(tǒng)的通訊模式包含了串行以及并行種類，具體來(lái)說(shuō)如圖3-3。前者主要是采取了一對(duì)一的傳遞過(guò)程，每一個(gè)輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入，不能錯(cuò)位傳遞信號(hào)。而后者可以很好的完成輸入端與輸出端的不對(duì)應(yīng)關(guān)系。更好的完成數(shù)據(jù)的傳遞。綜上所述，前者的速度是慢于后者的速度。但是相對(duì)于成本來(lái)說(shuō)，因?yàn)榍罢咧恍枰獌筛?jiǎn)單的數(shù)據(jù)線即可，很好的實(shí)現(xiàn)了成本的節(jié)約。所以大量的使用在我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域[12]。對(duì)于計(jì)算機(jī)以及PLC系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們最終還是選擇了串行通信模式，更好的實(shí)現(xiàn)通信功能。

三、總結(jié)

在本次設(shè)計(jì)中，我們很好地分析了機(jī)械手的設(shè)計(jì)過(guò)程。從裝置的硬件入手，仔細(xì)分析了該裝置的各類組成部分。還從程序方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)完善。最終基本上達(dá)到了我們的需求目的，很好地完成了我們本次設(shè)計(jì)目標(biāo)，其中還有一系列的小細(xì)節(jié)沒(méi)有做到完善處理。在之后的學(xué)習(xí)生活中，我一定要進(jìn)行更完善的補(bǔ)充。另外，針對(duì)于我國(guó)的工業(yè)化生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的基本趨勢(shì)是裝備的智能化以及人性化，這一系列高新技術(shù)的存在，極大地推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了更充足的動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

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