PLC控制的機械手及應(yīng)用研究

鐘建元+毛文坡

摘 要：隨著科技的發(fā)展和社會的進步，自動化、機械化這樣的生產(chǎn)模式被廣泛運用于企業(yè)的生產(chǎn)車間。像無人車間、無人流水線這樣實現(xiàn)完全自動化的生產(chǎn)模式勢必會成為將來廣泛存在的生產(chǎn)模式。數(shù)字化，幾乎已經(jīng)完全籠罩了現(xiàn)在人類所有的活動區(qū)域，工業(yè)機械手是21世紀(jì)出現(xiàn)的自動型控制的新技術(shù)，而PLC這種可編程控制器，更是科技和智慧的產(chǎn)物，必然會成為科研工作者的重點研究對象。自動型生產(chǎn)模式的重點在于：將機械化代替人工化，減少人工操作時存在的意外傷害，并提升工作效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。以上幾點正是企業(yè)工廠所要追尋的生產(chǎn)目標(biāo)，所以機械手的應(yīng)用勢必會越來越廣泛。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機械手；自動化；生產(chǎn)線；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.129

0 引言

機械手的含義實際是：將科學(xué)技術(shù)和自動化相結(jié)合，制造出與人手相似的機械手臂，并輸入相應(yīng)的程序，讓機械手代替人手完成一些基本工作來減少企業(yè)員工的聘用，降低生產(chǎn)成本。機械手主要運用于產(chǎn)品的安裝和搬運過程中，不僅可以提高工作效率，還可以減輕工廠工人的工作負(fù)擔(dān)。如今，基于PLC工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)，還具有成本低、高效等優(yōu)點，相信在今后的改革和創(chuàng)新中，還可以提高該系統(tǒng)的通用性。

1 工業(yè)機械手概述

工業(yè)機械手實際也是工業(yè)機器人的一種，現(xiàn)在被廣泛運用于企業(yè)工廠的流水線、零件的安裝、產(chǎn)品的運輸?shù)鹊取２捎脵C械自動化的模式不僅可以大大地提高工作效率，而且還可以減少員工的聘用，使得工廠的管理更加便捷。雖然在購買機器方面需要更多財力，但是可以減少一部分聘請員工的支出。這樣同時實現(xiàn)了高生產(chǎn)力和高利潤的兩大要素。目前，在企業(yè)工廠里被廣泛運用的工業(yè)機械手主要有ABB、KUKA、FANUC、MOTOMAN等幾種類型的機械手。

2 PLC的概念及其應(yīng)用

PLC這種可編程控制器的操作優(yōu)勢主要在于其操作簡單、結(jié)構(gòu)明了，而且在日后維護過程中也只需要簡單的維護。正是由于這些優(yōu)勢，使得這一類型的控制器在眾多控制器中脫穎而出。PLC很大程度上減輕了企業(yè)工廠員工的工作負(fù)荷，而且它在工作過程中盡可能地配合流水線的流程，盡可能減少外來不可控因素對它的干擾。PLC這類控制器在工業(yè)機械自動化的生產(chǎn)線中主要起搬運原材料、對原材料進行安裝等等相對簡單的工作，但這類工作較為強調(diào)工作的精準(zhǔn)度，因此在程序的設(shè)計上也要保證萬無一失。

3 PLC控制的工業(yè)機械手在自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

PLC控制器在工業(yè)機械手中的應(yīng)用主要是結(jié)合控制器自身的功能性，配合企業(yè)流水線的流程進行工作。在自動化的生產(chǎn)線中控制器的作用主要是其指揮作用，控制整個流程。使企業(yè)工廠的每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)井然有序。自動化的機械設(shè)備有高效、低成本的優(yōu)勢，因此被廣大企業(yè)工廠廣泛運用。隨著科技的不斷發(fā)展，機械自動化技術(shù)不段向前進步。機械自動化設(shè)備的生產(chǎn)也不斷向環(huán)保化、人性化、多功能化、模塊化、數(shù)字化靠攏。

3.1 工業(yè)機械手的工作原理

PLC控制的工業(yè)機械手的運轉(zhuǎn)系統(tǒng)實際是一個無限循環(huán)的過程。其起點一般是機械手的左高位。機械手在左高位開始運轉(zhuǎn)后會先出現(xiàn)下降這樣的動作，在下降到具體工件位置后系統(tǒng)會自動停止，然后將具體工件夾緊，最后搬運到具體要操作的流水線位置。機械手在夾緊工件后會向右偏移，移動到具體設(shè)定的位置之后再繼續(xù)下降，然后將工件放到原先設(shè)定好的位置上。以上就是機械手完成了一次循環(huán)，一般的機械手就是完成這樣簡單的搬運工作，無限的循環(huán)，使得整個流水線的工作有條不紊地進行。雖然工業(yè)機械手的工作流程相對而說比較簡單，但其工作量是十分巨大的，因此對于設(shè)備的質(zhì)量來說也是十分重大的考驗。

3.2 系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

正常的電子設(shè)備比如電腦、手機都需要軟件和硬件相互作用，來執(zhí)行人類輸入的程序。而機械手系統(tǒng)的操作系統(tǒng)也類似。由PLC控制的工業(yè)機械手上，硬件設(shè)計主要需要注意的是地址的輸入和輸出的分配，更為重要的是要合理分配PLC外圍接線的位置，還需要運用合理的接線方法。而在軟件的設(shè)計上，需要特別注意程序的可行性和順暢性，以保證機械手在工作過程中的自如，盡最大可能減少意外發(fā)生。設(shè)計人員也應(yīng)當(dāng)事先考慮好設(shè)備在運行過程中會發(fā)生的意外，及時準(zhǔn)備好解決措施，以免不時之需。總之機械化自動化設(shè)備的出現(xiàn)時為了利人利己，既然如此我們就應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)在的實際情況不斷完善、不斷發(fā)展。

3.3 機械手在應(yīng)用中的維護

所有的機械化設(shè)備判斷其好壞的根本因素，就是其在運行過程中的順暢度和靈敏度。而PLC控制器的機械手，主要還是要工作人員的指揮操作，再按下開關(guān)，機械設(shè)備進行工作的那一刻，就要保證控制器良好的靈敏度。機械動作完成的好壞，很大程度上與控制器的位置相關(guān)。所以設(shè)計師在設(shè)計時就應(yīng)當(dāng)把這一因素考慮進去。由于PLC控制的工業(yè)機械手的運轉(zhuǎn)系統(tǒng)實際是一個無限循環(huán)的過程。所以，一旦在運行過程中的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備自動停止功能，以免影響后續(xù)流程的進行。然后及時通知相關(guān)人員及時搶修，在日常使用過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)做好設(shè)備的維護工作。定期排查設(shè)備的潛在問題，準(zhǔn)備好特殊狀況的應(yīng)對措施。以防止設(shè)備一旦出現(xiàn)問題時，因無法及時解決，而耽誤企業(yè)的工作進度，造成不必要的損失。

4 結(jié)束語

雖然現(xiàn)在機械自動化設(shè)備已經(jīng)大范圍運用于企業(yè)工廠中產(chǎn)品的生產(chǎn)，但是機械自動化設(shè)備的創(chuàng)新和改革是不容忽視的。在當(dāng)今社會上，不進步就是退步這是生存規(guī)律。目前，我國的PLC控制的機械手在企業(yè)工廠中所起到的還只是簡單的安裝、搬運工作。今后的科研之路還很長，PLC控制的機械手的發(fā)展前景還很大。我國的機械化設(shè)備想要在世界范圍內(nèi)立足還需要更大的創(chuàng)新，將機械設(shè)備往更精細(xì)、更多功能、成本更低這些方面去努力。在提升工作效率的前提下，更加提升產(chǎn)品的質(zhì)量。生產(chǎn)力固然重要，但是對于企業(yè)來說產(chǎn)品的質(zhì)量代表著一家企業(yè)的工作能力。實現(xiàn)機械自動化創(chuàng)新和改革，往更好的方面發(fā)展是我們現(xiàn)在的第一努力方向。

參考文獻：

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作者簡介：鐘建元（1989-），男，湖北黃岡人，本科，助理工程師。