基于PLC控制的機械手控制設計

劉麗娜，陳天宇

（1.共青科技職業(yè)學院，江西九江 332020；2.河南大學，河南開封 475000）

基于PLC控制的機械手控制設計

劉麗娜1，陳天宇2

（1.共青科技職業(yè)學院，江西九江 332020；2.河南大學，河南開封 475000）

基于PLC控制系統(tǒng)的機械手內(nèi)部電路具有強大的抗干擾能力，有很高的可靠性，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息；采用光電隔離和濾波技術技術有效抑制外部干擾源對PLC的影響，開發(fā)周期短，功耗小，實用性強。

搬運機械手；PLC控制系統(tǒng)

機械手是一種高度模仿人類手臂和手部的機械產(chǎn)物。它可以依照人類設定的程序進行活動或者是從事自動化生產(chǎn)；它可以代替人的部分勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，也可以在不同的危險環(huán)境代替人類工作，因而被廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工業(yè)以及原子能領域。

本文為大家介紹了一種工業(yè)機械手的設計與控制方法，是用三菱FX1N-40MR-001作為機械手的控制中心（主控制器），在外連接有控制面板實現(xiàn)人機互動來滿足對3個自由度機械手的控制，實現(xiàn)一個精確的自動控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件環(huán)境

本文的研究最主要的是實現(xiàn)機械手在生產(chǎn)線上自動拾取物料，把目標從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方為目的，從而實現(xiàn)自動化控制生產(chǎn)的設備。機械手規(guī)定的任務是移動物料，根據(jù)線上的需要，機械手的動作是：A點工件移動到固定位置觸發(fā)限位開關，機械手下降到工件上方觸發(fā)下限限位開關停止，手爪部收攏夾住工件迅速上升碰觸到上限限位開關立即停止，機械手向右平移到右限位開關立即停止，然后下降碰觸到下限位開關立即停止，手爪部松開工件，迅速上升回到原點完成一次循環(huán)。啟動控制有兩種，一種是在工作現(xiàn)場安裝啟動按鈕，二是通過組態(tài)軟件控制。控制面板有手動和自動兩種方式，手動包括回原點和調(diào)試兩個按鈕，自動有3個按鈕分別是單步自動、半自動和全自動，自動操作的起點必須是在原點。

手爪及伸縮桿都是金屬不銹鋼材料，以防沾水生銹。手爪的活動范圍在60cm內(nèi)，通過限位器可調(diào)節(jié)手爪活動范圍，生產(chǎn)線上兩線交匯距離在手爪運動范圍內(nèi)。手爪提升高度在20cm范圍內(nèi)，通過限位器可設定高度。圖1 為自動操作流程。

圖1 系統(tǒng)操作流程圖

2 操作系統(tǒng)整體構思

操作途徑有兩種分別是手動控制和自動控制，如圖2所示：

運行原理：X001作為電路的保護開關，X002和X004都是為電路啟動開關，運行時同時先打開X002和X004啟動電源燈Y5亮。操作前把旋鈕置于原點即接通X016使機械手回到起始位置。然后旋鈕置于手動選項，即X006得電常閉觸點打開，程序CJ不會跳轉(zhuǎn)，然后按照手動程序執(zhí)行（P2）。X007是常閉觸點，所以指針跳轉(zhuǎn)到P2處。同理如果旋鈕置于自動選項，X007斷開，那么程序就會直接跳過手動操作從而開始執(zhí)行連續(xù)的自動操作程序（P1）。

圖2 機械手操作系統(tǒng)控制梯形圖（三菱）

3 結(jié)束語

本文主要敘述了對機械手的硬件和程序設計的研究。通過研究，本方案設計的機械手設備可以對生產(chǎn)線上產(chǎn)品的有無進行檢測從而決定機械手的持續(xù)工作，控制方式有手動控制和自動控制兩種，具有操作方便、結(jié)構簡單、造價較低、維護方便、速度快等特點。

[1] 蔡自興.機器人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略[J].機器人與應用，2001，76（4）：11-16.

[2] 李允文.工業(yè)機械手設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996.

[3] 張建民.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京：北京理工大學出版社，1992.

[4] 史國生.PLC在機械手步進控制中的應用[J].中國工控信息網(wǎng)，2005.1.

Survey of Manipulator Control Design Based on PLC Control

Liu Li-na，Chen Tian-yu

The manipulator internal circuit based on the PLC control system has strong anti-interference ability，high reliability，PLC with self detection hardware failure，failure to issue timely warning information；PLC photoelectric isolation and filtering techniques to suppress external disturbances of PLC，short development cycle.Low power consumption，strong practicability.

Handling manipulator；PLC control system

TP241

B

1003-6490（2016）11-0116-01

2016-11-08

劉麗娜（1984—），女，湖北正定人，助教，主要研究方向為數(shù)控技術。