基于PLC控制的工業機械手在自動化生產中的應用分析

杜娟

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，工業自動化也取得了非常大的發展，在工業生產上應用的各類機械手越來越多，有效提高了生產的效率，還降低了工人的勞動強度，把工人從危險的勞動中解放了出來。傳統的工業機械手在實際控制的過程中，需要使用專業的系統，機械手的操作專業性要求很高?，F在出現了一種基于PLC控制的工業機械手，其采用簡單易學的PLC控制方式，操作起來比較容易，機械手的成本也較低。為此，作者將要在文章中對基于PLC控制的工業機械手在自動化生產中的應用進行分析，希望對促進我國工業的發展，可以起到有利的作用。

關鍵詞：基于PLC控制；工業機械手；自動化生產

中圖分類號：TP241 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）32-0166-02

Abstract： With the continuous development of science and technology， industrial automation has also made great progress. More and more robots are used in industrial production， which effectively improve the efficiency of production and reduce the labor intensity of workers， thus freeing the workers from dangerous labour. The traditional industrial manipulator in the actual control process， needs to use the specialized system， the manipulator operation specialized request is very high. Now there is a kind of industrial manipulator based on PLC control， which adopts the simple and easy-to-learn PLC control mode. It is easy to operate and the cost of manipulator is also low. For this reason， the author will analyze the application of industrial manipulator based on PLC control in automatic production， in order to promote the development of industry in our country.

Keywords： control based on PLC； industrial manipulator； automatic production

前言

工業機械手可以模仿手部的動作，在經過程序的設定后，其就會按照程序設計的要求，完成各種動作，可以進行物體的搬運，或者進行一些裝配和焊接工藝，有效替代人工勞動力，降低人工的勞動強度，將勞動人員從危險的環境當中解放出現，在自動化生產中的應用越來越多。基于PLC的機械手控制系統其成本更加低，編程操作也相對比較簡單，在實際中的應用越來越多。

1 PLC自動控制技術概述

PLC又可稱為可編程控制器，其是計算機技術發展的產物，在其內部一般都含有數片的單片機系統，其具有運行簡單計算機指令的功能，為了加強這些單片機的功能，這些單片機的擴展功能也很強大，很多單片機都具有通信的功能，這在很大程度上對PLC的功能進行了擴展[1]。在PLC的外部有很多的輸入和輸出接口，輸入接口可以對外部各種開關輸入量進行輸入，在經過其內部微處理器的運算加工后，就可以通過外部端口來輸出各種控制信號，有效對外部設備進行控制。有些高級的PLC甚至具有通信功能，內部會集成有各種通信協議，其可以和上位機甚至和設備進行數據的通信，這又可以控制設備完成復雜的操作，或者將重要的數據及時上傳到上位機，讓操作人員對整個系統的運行狀態，有一個非常清晰的掌握，從而讓其及時對系統的控制進行調整[2]。

2 PLC控制機械手在自動化生產線上的應用

PLC控制機械手在實際的應用過程中，經常是做一個固定循環動作，例如在搬運機械手中，首先會將抓緊機構上升到一定的高度，然后通過兩個位移軸的控制，將機械手準確定位到抓取位置處，然后將機械手放下，機械張緊機構松開，然后對貨物進行夾持，將貨物牢牢抓緊，并將其升高到指定的高度，在通過兩個位移軸的控制，將貨物準確運送到指定的位置。在這個動作循環完成后，再進行另一個循環動作。機械手動作的控制，主要依靠PLC來完成，其負責對機械手運動姿態的控制，有效監控機械手完成各種動作。

我們以某工廠自動化生產線上的一臺機械手為例來進行說明，其主要由機械手臂、步進電機、工作臺和各種傳動機構組成。機械手在水平和垂直高度上的位移，通過步進電機來進行控制，對物體的抓取是依靠電磁閥來完成的。為了有效完成對機械手的控制，需要我們根據機械手的不同動作，來編制相應的PLC控制程序，此外還需要各種行程開關的配合，才能完成各種動作。其中開關SQ1、SQ2、SQ5、SQ7，主要是對機械手上下、左右的運動進行限位。SQ3和SQ4是原點開關，是機械手活動的坐標原點[3]。

在實際的機械手控制過程中，需要先進行回零操作，確定機械手的坐標原點，然后PLC程序會根據抓取高度的要求，通過輸出脈沖的方式，來控制升降電機進行運動，從而將抓緊機構升高的高度，高度可以直接由PLC輸出脈沖的數量來進行控制。抓緊機構在定位過程中的運動，和這種控制方式非常類似，也是通過PLC控制輸出脈動的方式來對抓緊機構的位置和速度進行控制的。對抓緊機構抓緊動作的控制，主要是通過對電磁閥的控制來實現的，只需要一個觸點開關，就能控制電磁閥的吸合動作，讓抓緊機構處于抓緊和放松的狀態。

3 機械手在電控系統中的設計與分析

目前對機械手的控制，可以通過編寫對應的PLC程序來完成，只需要將相關的控制命令以程序的方式輸入到PLC中，機械手就可以自動完成各種規定的動作。如果需要對機械手的動作進行改進，只需要對程序進行重新編寫即可。在對機械手執行機構的控制中，目前主要采用了全閉環的伺服控制系統，和基于各種開關的邏輯控制。全閉環伺服控制系統，可以有效對執行機構的位置進行檢測，并構成一個位置閉環系統。該系統可以對位置命令進行快速的響應，執行機構位置的控制精度更高。但由于機械系統都具有非線性環節，因此如果控制參數調整得不好，就很容易出現震蕩的現象，影響機械手的工作質量?；诟鞣N限位開關的邏輯控制，其實現起來最為簡單，通過各種極限開關來控制執行機構的運動或者停止，系統工作可靠性強，但執行機構的位置控制精度較低，經常用于對位置控制精度不太高的場合。例如在對物體的定位中，就是采用的伺服閉環系統，在對物體的抓取過程中，就是采用的是邏輯開關控制系統[4]。

為了讓機械手得到更加良好的控制，對PLC的硬件系統往往有較高的要求，首先其觸點數量應該可以滿足要求，其次還應該具有脈沖控制功能。設計人員在程序設計完成后，就進入到了程序的調試環節，在這個環節中，應該首先檢查程序在設計中，是否存在一定的漏洞，能夠可以有效完成各種動作，其次還應該對機械手的實際運行效果進行分析，檢查機械手在運動的過程中，運動精度如何，在運動過程中，是否出現了振動的現象，如果出現振動的現象，需要我們及時降低機械手運動的速度，避免其運動振動現象的出現。如果機械手的運動精度無法滿足要求，這主要是由于步進電機的控制參數設定不對造成的，應該降低步進電機在啟動階段的加速度。

在機械手平時的使用過程中，一定要定期對設備進行檢查，首先應該檢查其硬件是否有破損情況的出現，還應該檢查其各種觸點開關是否可以正常發揮作用，可以采用手按壓的方法，來進行判斷，還要及時對機械手的運動精度進行調整，滿足生產的實際要求。

4 結束語

隨著工業自動化的不斷發展，機械手在工業中的應用越來越廣，PLC機械手其具有成本低、操作簡單的特點，可以滿足很多場合工業操作的要求，應該積極對該技術進行應用。

參考文獻：

[1]張應金.PLC在機械手搬運控制系統中的應用[J].自動化博覽，2008（Z1）：15-16.

[2]史國生，崔洪斌，梁雪春.PLC在機械手步進控制中的應用[J].組合機床與自動化加工技術，2001（08）：35-36.

[3]史國生.PLC在機械手步進控制中的應用[J].南京師范大學學報（工程技術版），2001（04）：25-26.

[4]王小玲.工業機械手的PLC控制[J].機電工程技術，2004（09）：17-18.