氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的設(shè)計(jì)淺析

謝 靖，谷 敏

（南陽(yáng)農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南南陽(yáng)，473000）

氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的設(shè)計(jì)淺析

謝 靖，谷 敏

（南陽(yáng)農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南南陽(yáng)，473000）

針對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路功能的設(shè)計(jì)進(jìn)行探究，分析氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路操作面板的設(shè)計(jì)以及PLC選型設(shè)計(jì)，最后指出氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的程序設(shè)計(jì)的相關(guān)建議，以期能夠?yàn)閱?dòng)機(jī)械手PLC電路的設(shè)計(jì)提供一定的參考價(jià)值。

氣動(dòng)機(jī)械手；PLC電路；電路設(shè)計(jì)

0 引言

氣動(dòng)機(jī)械手具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及抗干擾性能較強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠適用于各類生產(chǎn)環(huán)境，在實(shí)際機(jī)械運(yùn)作中的應(yīng)用范圍相對(duì)較廣。當(dāng)前氣動(dòng)機(jī)械手在一些專用機(jī)床自動(dòng)上下料裝置中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初步運(yùn)用，且相較于其他自控方式而言，功能更加強(qiáng)大，效果更加突出，有助于機(jī)械運(yùn)作效率的提升。文章將結(jié)合啟動(dòng)機(jī)械手PLC電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出一些觀點(diǎn)與淺見，希望能夠不斷提升氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

1 氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路功能的設(shè)計(jì)分析

氣動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值相對(duì)較多，但是在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用范圍較廣，機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)與控制方式，通常是借助高精度伺服的方式進(jìn)行電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，這種運(yùn)轉(zhuǎn)方式成本較高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且實(shí)際的工作效率較低，影響了自動(dòng)裝卸機(jī)械手的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用效果。PLC控制成本相對(duì)較低，采用高速的氣缸構(gòu)成能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線上工件的自動(dòng)裝卸。

通過(guò)氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖的分析，能夠?qū)崿F(xiàn)啟動(dòng)機(jī)械手的上下、左右自動(dòng)循環(huán)、單次循環(huán)以及手動(dòng)操作等等，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)機(jī)械手PLC電路的運(yùn)行，保證工作效率。

2 氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路操作面板及PLC選型設(shè)計(jì)

2.1 氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路操作面板設(shè)計(jì)

圖1 氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路操作面板設(shè)計(jì)

為了有效實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)機(jī)械手的自動(dòng)循環(huán)、手動(dòng)操作等功能，需要基于人們的實(shí)際生活習(xí)慣、操作習(xí)慣等，進(jìn)行電路操作面板的設(shè)計(jì)。具體的設(shè)計(jì)方式可以如圖1所示。

基于操作面板所需要的各項(xiàng)信息，進(jìn)行PLC操作面板的輸入端子設(shè)計(jì)，位置檢測(cè)信號(hào)主要可以劃分為上限、下限、左限和右限四個(gè)開關(guān)，設(shè)計(jì)4個(gè)輸入端子?！盁o(wú)工件”檢測(cè)信號(hào)可以借助光電開關(guān)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，作為檢測(cè)元件，設(shè)計(jì)1個(gè)輸入端子。“工作方式”開放需要設(shè)計(jì)點(diǎn)動(dòng)、單步、單周期以及連續(xù)4個(gè)項(xiàng)目，故而需要設(shè)計(jì)4個(gè)輸入端子。在實(shí)時(shí)手動(dòng)操作的過(guò)程中，需要包含下降、上升、放松、夾緊、左移、右移、回原點(diǎn)7個(gè)按鈕，故而需要7個(gè)輸入端子。在自動(dòng)工作的過(guò)程中，則需要啟動(dòng)按鈕、停止按鈕兩個(gè)部分，需要設(shè)計(jì)2個(gè)輸入端子。故而氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路設(shè)計(jì)工作，需要18個(gè)工作狀態(tài)，操作信息同樣需要18個(gè)。

結(jié)合機(jī)械手的實(shí)現(xiàn)功能，需要分配氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路輸入端子，具體包含機(jī)械手的下降、上升、右移、左移和夾緊5個(gè)電磁閥線圈，故而需要設(shè)計(jì)5個(gè)輸出點(diǎn)。機(jī)械手PLC電路由原點(diǎn)實(shí)現(xiàn)工作,故而要設(shè)計(jì)1個(gè)原點(diǎn)指示燈，設(shè)置1個(gè)輸出點(diǎn)。實(shí)際工作中需要設(shè)計(jì)6個(gè)輸出端子，具體的控制按鈕需要6個(gè)，輸入端子和輸出端子的地址設(shè)計(jì)中，更需要保證科學(xué)合理。在實(shí)際的機(jī)械工作中，需要基于氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的實(shí)際工作需求，靈活設(shè)計(jì)操作面板，真正發(fā)揮氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)的價(jià)值，滿足各項(xiàng)實(shí)際生產(chǎn)需要。

2.2 氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的選型設(shè)計(jì)

依照氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的實(shí)際控制需求、端子數(shù)需求等，可以采用FX2N-48MR繼電器型PLC.FX2N-48MR型PLC共有輸入24點(diǎn)，輸出24點(diǎn)，進(jìn)而滿足電路設(shè)計(jì)中所需要的各端子數(shù)，達(dá)到機(jī)械快速運(yùn)轉(zhuǎn)的效果。

3 氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的程序設(shè)計(jì)分析

基于氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的程序特點(diǎn)，能夠借助模塊化的設(shè)計(jì)理念，將氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路程序設(shè)計(jì)為手動(dòng)程度與自動(dòng)程序，在程序編程的過(guò)程中，需要科學(xué)設(shè)計(jì)條件跳轉(zhuǎn)指令，實(shí)現(xiàn)合理選擇，提升編程的效率，保證氣動(dòng)機(jī)械手運(yùn)行的運(yùn)行效率，真正發(fā)揮氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路程序設(shè)計(jì)的價(jià)值。

3.1 氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的手動(dòng)程序設(shè)計(jì)

氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的手動(dòng)程序設(shè)計(jì)，可以劃分為點(diǎn)動(dòng)、單步兩種工作模式。手動(dòng)操作即為在按下操作面板上按鈕之后，氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路則會(huì)向機(jī)械手中傳遞相關(guān)的指令或者信號(hào)，機(jī)械手在接收到信號(hào)或者指令后作出相應(yīng)的動(dòng)作。

比如在按下停止開關(guān)或者是放開操作按鈕之后，氣缸則會(huì)停止動(dòng)作，不需要考慮相關(guān)的工作順序、操作順序等等，可以基于一般繼電器程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，降低操作的難度，提升氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路運(yùn)轉(zhuǎn)的便利程度。

3.2 氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的自動(dòng)程序設(shè)計(jì)

自動(dòng)程序設(shè)計(jì)同樣可以進(jìn)行進(jìn)一步劃分，可以分為單周期工作模式以及連續(xù)性工作模式。單周期工作模式即為在機(jī)械手開始工作之后，氣動(dòng)機(jī)械手PLC從原點(diǎn)開始實(shí)現(xiàn)動(dòng)作指令，但是僅僅參與一次完整的取物、搬運(yùn)物料等動(dòng)作。在動(dòng)作完成之后，氣動(dòng)機(jī)械手將會(huì)回歸到原點(diǎn)，等待下一次的動(dòng)作指令。連續(xù)性工作模式即為在機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作起，不斷的實(shí)現(xiàn)動(dòng)作循環(huán)。一直實(shí)現(xiàn)順序性的動(dòng)作操作，直到按下停止按鈕位置，機(jī)械手才會(huì)停止動(dòng)作。

在實(shí)際的自動(dòng)程序編寫過(guò)程中，需要選擇順序控制功能圖的方式進(jìn)行編程，自動(dòng)程序的執(zhí)行中，會(huì)對(duì)硬件產(chǎn)生較高的要求，需要限位開關(guān)提供準(zhǔn)確的反饋信息。編寫氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路的自動(dòng)程序中，需要將順序控制功能圖轉(zhuǎn)化為梯形圖或是PLC語(yǔ)。通過(guò)這種方式，提升自動(dòng)程序編制的效果以及效率，將手動(dòng)程序與自動(dòng)運(yùn)行程序巧妙融入到主控程序當(dāng)中，構(gòu)建完善的氣動(dòng)機(jī)械手PLC的控制程序。

4 結(jié)束語(yǔ)

氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量，將會(huì)直接影響控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果，在實(shí)際的氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路設(shè)計(jì)中，需要在明確機(jī)械手應(yīng)用功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)操作面板的設(shè)計(jì)，PLC選型的設(shè)計(jì)以及程序的設(shè)計(jì)等方式，真正展現(xiàn)氣動(dòng)機(jī)械手PLC電路設(shè)計(jì)的價(jià)值，保證程序編寫的質(zhì)量。未來(lái)的電路設(shè)計(jì)中，需要基于生產(chǎn)線進(jìn)行不斷分析與完善，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線自動(dòng)化控制。

[1]張濤川.基于氣動(dòng)和PLC控制技術(shù)的模具標(biāo)準(zhǔn)件分裝機(jī)械手自動(dòng)線研發(fā)[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2013,08（12）:76-79.

[2]魏志麗,劉慎炎.基于PLC控制的多功能機(jī)械手綜合實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與研究[J].機(jī)電工程技術(shù),2013,07（11）:24-26.

[3]陳寶江,李磊.一種自動(dòng)計(jì)量與連續(xù)充填包裝機(jī)械手功能特性的試驗(yàn)研究[J].包裝工程,2011,09（17）:79-82.

Analysis of PLC circuit design of Pneumatic Manipulator

Xie Jing，Gu Min
（Nanyang Vocational College of Agriculture，Nanyang Henan，473000）

Aiming at the design of the pneumatic manipulator PLC circuit function research, analysis of the pneumatic manipulator PLC circuit operation panel design and PLC design, finally pointed out the related suggestions of pneumatic manipulator program design of PLC circuit, in order to provide a certain reference value for the design of PLC circuit start manipulator.

pneumatic manipulator; PLC circuit; circuit design