基于PLC 的工業機械手在自動化生產線中的應用

江 松 艾 東

(貴州鋼繩股份有限責任公司二分廠，貴州 遵義 563000)

工業機械手能夠有效的模仿手部動作，在設置程序后，會基于程序設計的實際要求，實施各類動作，展開搬運物體的活動，實施相關的焊接、裝配工藝，對人工勞動力最大程度上進行替代，將人工勞動強度大幅度的降低，由危險的環境中把勞動人員解放出來。

1 PLC 自動控制技術概述

PLC 作為一類可編程控制器，被視為計算機技術發展的產物，其內部通常含有數片的單片機系統，最大特點就是具備運行簡單計算機指令的功能，該類單片機的擴展功能十分強大，大部分單片機存在通信的功能。在PLC 的外部存在一定的輸入、輸出接口，輸入接口能夠針對外部各類開關輸入量實施輸入，在運算加工其內部微處理器后，需要借助外部端口來對各類控制信號進行輸出，最大程度上控制外部設備。一部分高級的PLC 也存在一定的通信功能，內部會將各類通信協議有效集成，其能夠與上位機以及相關設備展開數據的通信，有效的控制設備實施其他復雜操作，在上位機及時上傳重要的數據，確保相關的操作工作者對整個系統的運行狀態有效控制，最終實現及時有效的調整系統的控制。

2 PLC 的具體應用

PLC 該類可編程控制器的操作特點就是結構明了、操作簡單，同時在日后維護時需要借助簡單的維護[1]。也就是基于該類優勢，在眾多控制器中確保相關控制器脫穎而出。PLC 能夠有效的緩解企業工廠員工所承受的工作負荷，同時在實際的工作過程中和流水線的流程最大程度上進行配合，有效的降低由于不可控因素所帶來的干擾。在工業機械自動化的生產線中PLC 這種控制器能夠發揮搬運原材料、安裝原材料等一部分較為簡單的工作，然而該類工作十分重視實際工作的精準度，所以在程序的設計緩解中需要確保工作的萬無一失。

2.1 中央處理單元

CPU 是控制核心，能夠有效的對程序和數據進行處理，診斷出編程中的語法錯誤，若是PLC 內部電路引發意外情況，PLC 會由輸入接口采集信號情況和數據，同時把其在映像寄存器或數據寄存器內存入輸入，在PLC 運行時，通過寄存器中對寫入的控制程序進行讀取，在輸出單元的基礎上達到輸出控制外部電路的目的。

2.2 存儲器

存儲器是在存放在用戶程序、系統程序、工作數據中。系統程序在系統程序存儲器中存放和PLC 的硬件組成息息相關，一般包含了監控程序、命令解釋程序、模塊化應用功能子程序和各類管理程序在。用戶程序存儲器中內存放了用戶編寫的控制程序和相關數據，造成類型存儲容量也不盡相同。在PLC 運行時，一部分數據需經常存取的，把該數據在工作數據存儲器內進行存放。

2.3 I/0 接口電路

I/0 接口電路被作為PLC 和外部的連接端口。被控對象的數據信號主要是通過PLC 輸入接口采集，是PLC 展開控制的依據，同時，程序的控制結果通過輸出接口電路進行輸出，達到被控對象的控制。I/O 接口電路可以達到把外部設備引發的多類電平信號向CPU 能處理的標準電平信號進行轉化。

2.4 通信接口

通信接口主要依靠的是PLC 和外部設備，比如和打印機、監視器、計算機有關設備等展開連接。通信接口大部分內置了相關的通信處理器，以期達到對系統參數、過程信息等輸出數據的打印，達到控制時的圖像顯示、多臺控制器的聯網的實現。

2.5 特殊功能模塊

借助總線和PLC 相連展開信息、數據的交換，同時在PLC 的控制下實現特定的功能。此模塊被作為一個獨立的系統，涉及了存儲器、處理器、系統程序、通信接口等。該類功能模塊一般包括了PID 控制模塊、高速計數模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。

2.6 電源

通常情況下，PLC 均內置了相關的開關電源，主要是應用于驅動內部電路。PLC 電源最大的特點就是抗干擾水平高、穩定性優良，同時對外部提供電源的穩定度要求也往往不高，通常只允許在其額定值5%的范圍內電源電壓進行上下波動。

2.7 編程裝置

在編程裝置內進行用戶程序的編輯以及調試工作，一直被視為是開發系統關鍵的工具之一。再者，編程裝置能夠達到對PLC 內部參數和狀態的在線監測工作。

3 在自動化生產線中PLC 控制的工業機械手的具體應用

自動化的機械設備的優勢較為突出，簡單來說就是低成本、高效，所以在廣大企業工廠得到了大力的應用。在工業機械手中的應用過程中，PLC 控制器能夠將控制器本身具有的功能性有機結合，和企業流水線的流程相配合實施工作。在自動化的生產線中控制器能夠起到一定的指揮作用，對整個流程全面的控制。確保企業工廠的實際生產環節的有序性。現如今，在科技進一步發展的現狀之下，機械自動化技術逐漸的向前發展。機械自動化設備的生產大幅度的向著人性化、環保化、模塊化、多功能化、數字化改進。

3.1 系統的軟硬件設計

一般情況下，電子設備均需借助軟件和硬件達到彼此作用的目的，以期有效的實施人類輸入的程序。另一方面，機械手系統的操作系統也較為相似。通過PLC 控制的工業機械手上，值得注意但是，硬件設計需強調對地址的輸入、輸出的分配，同時需要對PLC 外圍接線的位置合理分配，借助科學的接線方法。同時在軟件的設計環節中，強調程序的順暢性，以期確保在實際工作過程中機械手的自如性，降低意外的出現率。同時相關的設計工作者需要針對設備在運行時會發生的意外進行實施的關注，及時準備相關的處理措施，以備不時之需。

3.2 工業機械手的工作原理

PLC 控制的工業機械手的實際運轉系統其實就是一個無限循環的操作過程。通常起點是機械手的左高位[2]。在左高位開始運轉后機械手會引發下降的動作，在下降至實際工件位置后，其系統會立即的停止，夾緊工件，搬運至實際操作的流水線位置。通常機械手在實施該類簡單的搬運工作實現無限循環的操作，確保整個流水線工作有序實施。

3.3 機械手的維護工作

實際運行工作的靈敏度以及順暢度一直是判斷機械化設備好壞的主要因素。但是PLC 控制器的機械手，一般還是需要相關的工作者的指揮操作，接著將開關按下，機械設備在實施工作時，要確保控制器優良的靈敏度。機械動作操作的好壞與否，和控制器的位置有著直接的關系。鑒于此，若是在實際的運行時某一環節引發問題，設備需要具有自動停止的功能，防止阻礙后續流程的實施。與此同時，需要通知相關工作者及時搶修，在實際的應用過程中，工作者需完善對設備的維護工作。定時間將設備的潛在問題全面的排查，針對特殊狀況要事先想好具體的應對措施。避免設備發生問題的情況下，由于難以及時處理，反而制約企業的實際工作進度，以免造成不必要的損失。

4 結語

綜上所述，在工業自動化進一步改進、發展的大環境之下，在工業中機械手得到了廣泛的應用，PLC 機械手最大的特點就是操作簡單、成本低，能夠最大程度上滿足諸多場合工業操作的需求，需要有效的應用該技術。