基于PLC的機械手設計

鐘嵐

摘 要本次研究的主要目的就是分析和研究PLC基礎下的機械手設計工作內容，能夠通過本次研究為未來機械手工業生產發展奠定一定的理論基礎。

【關鍵詞】PLC 機械手 設計

伴隨時代的不斷發展，以及科學技術的不斷進步，人們越來越關注生產效率的提升需求。機械手在工業生產中應運而生，隨著科學技術的不斷升級，機械手已經能夠脫離半自動和自動化設備進行獨立操作，而且生產安全性更高。本次研究就針對PLC系統下機械手具體運作設計進行深入研究。

1 機械手概述

1.1 機械手種類

機械手主要存在三種類型，首先是存在于自動流水線路上，或者是自動機床之上的設備，這種機械手主要承擔傳輸元件和物料應用需求。其次，是需要配合人工設備運作搭建的機械手，一般應用于軍事生產工作當中，實現特殊規定的工作內容，后期也能夠接受無線信號的干預，進行外星探測應用。再者，就是獨立存在的機械手，不再需要搭配任何設備而獨立存在的機械手，主要依靠計算機編程實現運作，本次研究就側重于分析獨立運行的機械手設備。

1.2 機械手控制體系

通過直流電設備的運作和步進形式的電機設備進行配合，能夠達成機械手自行運作的需求。憑借PLC計算機設計的程序進行設備管理和控制，并達成想起傳遞信息的目標。傳輸信號的工作主要由步進類型的電機設備完成，在實際的機械手運動過程當中需要由驅動設備指示進行，只有存在設備脈沖的情況下才能夠自如的運動。因此，機械手在運動軌道運營過程當中需要應用電源設備，通過開啟按鍵達成設備復位的工作需求。一般機械手的運動軌跡就是上下方位運行，或者是通過伸縮模式進行操作。

2 PLC概述

2.1 PLC結構

PLC應用微型的計算機設備進行內部系統的設計，然后通過軟件系統和硬件系統的配合實現軌道運作的需求。與此同時，采取軟件程序設計的方式將用戶的內部程序設置成工作需求的內容，保證其中內部的程序設定符合PLC機械手的工作標準。在出廠設置的工作進行前期，設計和安裝廠家會根據客戶的實際需求進行編程，然后由處理器支配機械手參與工作，并在儲存設備內部輸入和導出相關的元件信息，保證在電源支持下可以實現PLC體系運作，完成生產目標。

2.2 PLC特征

PLC設備生產具有良好的特征性，能夠滿足自動化或者是半自動化生產的實際需求。首先，PLC設備能夠抵抗外來的信號侵擾，保證操作安全性和可靠性。在重要的工作目標執行條件下，抵御惡劣環境和氛圍造成的設備運營問題。其次，PLC設備在實際的工作當中具有簡便操作的特點，而且實際需要執行的維護和修理工作也非常簡單，不會造成嚴重的生產問題，也不會影響生產工期。再者，PLC系統具有機電一體化的特征，實際的耗電情況并不嚴重，設備體積比較小，而且重量也比較輕，便于攜帶和使用。

2.3 PLC功能

PLC在使用的過程中充分的體現出設備的科學性和安全性，具有極高的工業生產應用功能價值。本次研究就針對PLC體系在工業生產中應用的實際情況進行分析，在了解和掌握PLC功能的過程中，可以針對未來工業生產技術的升級提供科學的參考意見，充分應用PLC技術保證生產效率和質量。PLC體系具有自動化生產的功能，可以自主進行編程，然后自我調適，滿足實際的生產需求。在生產工作進行過程當中，還能夠進行信息采集、儲存和共享等需求。為了實現現代化生產需求，PLC體系還應用了數字處理和操干預的形式，滿足了降低生產整體成本的目標。

3 機械手控制體系中PLC的設計過程

3.1 機械手控制體系中PLC設計過程

為滿足機械手控制需求，在PLC設計的過程當中需要遵循一定的制度和原則。

（1）應當根據生產工藝的需求和生產的具體工作內容進行內部程序的設置，采取控制編程的方法將機械手的工作流程進行科學的設計，達成控制系統的運作目標。

（2）在體系的外部進行相關信號分配的設計，主要就是進行體系信號導入、輸出的編輯，在PLC投發信號時能夠穩定執行。

（3）根據用戶的實際需求進行PLC設計，主要是通過高技術模板進行細節設計，然后順利構建整體系統達成控制目標。針對設計完成的體系進行維護和調整，保證完整的生產流程運作需求。

3.2 PLC安裝與布線

PLC安裝和線路布置是一項非常嚴謹的工作內容，直接影響到后期的操作需求。首先，進行電源線路的連接，主要是為了提升PLC應用的可靠性和安全性，在具體施工進行過程當中滿足程序設置的開關功能，控制穩定電壓下的電流供給需求。其次，需要進行導入線路的連接設置，在環境相對穩定的氛圍下控制電壓標準，在不超過30米的范圍內進行線路連接設置，然后提升PLC導入的回路穩定性，連接普通使用的二級管進行串聯，也會提升PLC導入的信號強度。再者，應用接地的方式提升PLC體系使用的安全性，降低外界的干擾情況。

3.3 機械手控制體系中實現PLC程序

通過PLC體系給予機械手相關的電平信號，就可以支持脈沖信號的傳輸，進而實現機械手工作的目標，步進類型的電機設備在工作的過程中會接收到反轉形式的信號，進而出現縮退的脈沖信號情況。通過橫軸向后收縮，可以觸碰到驅動器，然后開啟啟動裝置，進入設備的第二次脈沖運行環節當中。在機械手設備向上運動后，能夠進行步進設備的二次運作，保證主要設備的驅動效果達成最優模式，然后傳輸脈沖信號。在機械手運作下落后，可以應用電機進行反轉操作，以此滿足機械手實際的生產工作需求。反復的二次干預和機械手運作軌道，就能夠達成整體運動循環的目標，進而通過PLC程序進行機械手工作控制需求。

4 結論

綜合上述研究內容進行切實有效的分析、探討和總結能夠發現，PLC參與設計的機械手具有更高的靈敏程度，在實際的工作過程中能夠通過簡單的操作達成實際的生產需求，將設備運行的軌道進行模塊化的干預，進而降低生產時間，提升生產效率和質量。

參考文獻

[1]何龍，陳曉龍.雙閉環控制采摘機器人機械手設計——基于PLC和CAN總線[J].農機化研究，2016，38（12）：242-246.

[2]丁輝，陳曉林.基于PLC三軸伺服控制系統的果蔬采摘機械手設計[J].農機化研究，2016，38（07）：182-186.

[3]謝祥.基于PLC的四自由度氣動搬運機械手控制系統設計[J].伺服控制，2014（12）：58-59+63.

[4]齊繼陽，吳倩，何文燦.基于PLC和觸摸屏的氣動機械手控制系統的設計[J]. 液壓與氣動，2013（04）：19-22.

作者單位

成都廣播電視大學 四川省成都市 610051