教學型機械手PLC控制系統的設計

席 丹

（廣州市工貿技師學院，廣東 廣州 510000）

0 引言

在現代工業快速發展的背景下，自動化技術得到不斷優化與完善，但生產工況也逐漸朝著更加惡劣方向發展，這對工人有著更高要求，需要工人能夠嚴格按照相應環節與流程進行操作，才能避免危險事故的發生。在此背景下，教學型機械手PLC控制系統，可以為工人工作提供更多便利，創造更加安全工作環境。所以，本文針對教學型機械手PLC控制系統的設計進行研究。

1 設計整體方案

在教學型機械手PLC控制系統設計中，想要實現對S7-1200的控制，可以利用教學型機器人上位機WinCC、按鈕或者限位開關實現控制。接著利用S7-1200控制X軸或Y軸的伺服電動機，或者Z軸直流電機，將機械手臂從原點移動到制定平面點中，實現準確定位，這樣各項工作都可以準確完成。整個教學型機械手PLC控制系統由不同部分構成，如中間繼電器、限位開關、指示燈等。在實際系統設計過程中，設計人員要結合實際情況，設計出系統方案。設計工作嚴格按照設計方案展開，可以確保設計的科學性與合理性，為后續教學型機械手PLC控制系統的應用打下良好基礎。

2 硬件電路設計分析

從教學型機械手的工作流程中不難看出，其工作原理主要是外部交流電（220 V）進入L1中，為設備的安全穩定運行打下良好基礎。QF1屬于總設備斷路器，實現對整臺設備電流的通斷。FU1屬于總熔斷器，可以將自身過流保護作用充分發揮出來。QF2主要是在主電路斷路器中，實現對伺服1、伺服2以及電機3電流的通斷。A1屬于直流電源，可以將220 V交流電轉化為48 V直流電，這樣可以為伺服驅動1、伺服驅動以及直流電機M3的使用提供保障。A2屬于伺服1驅動，可以實現對X軸電機的驅動[1]。M1屬于X軸的電機，可以確保機械手能夠水平運動。在實際硬件電路設計中包含許多不同內容，為使得設計的科學性與合理性得到保障，設計人員要對實際情況有正確了解與認識。對各方面問題進行充分考慮，這樣系統設計工作才能有序進行。

3 軟件設計分析

在實際軟件程序設計工作開展中，需要設計人員能夠結合教學型機械手控制要求，以及動作流程進行。主程序流程圖通常情況下要體現在程序下載、可編程邏輯控制器S7-1200中，對WinCC的參數進行合理設計，從而對工作方式進行選擇，一般情況下有兩種工作方式，分別是自動工作方式與手動工作方式[2]。當機械手臂達到特定點之后，會完成上升操作、下降操作、夾緊操作以及松開操作等。實現對不同動作的快速響應，確保抓取位置的準確性。

4 監控畫面設計分析

要重新建立WinCC項目，并開啟WinCC項目管理器，在新建項目中，要選定單用戶項目。然后對項目類型進行選擇，并構建項目窗口，選定文件夾，并對文件名進行設定，最終完成創建。在完成WinCC項目新建后，要初始到WinCC畫面中。在WinCC項目管理器中，包含變量管理，要尋找到這一變量管理。點擊鼠標右鍵后會彈出菜單，并選擇打開選項。在打開變量管理器后，會出現初始畫面[3]。繼續點擊變量管理，點擊右鍵并選擇新建驅動，選擇S7-1500 Channel。并點擊OMS+，點擊鼠標右鍵新建成連接，之后在新建的連接上，單擊右鍵選擇連接參數。在得到初始連接參數之后，要對其進行更改。與此同時，要講PLC仿真啟動，對PLC程序以及PLC數據進行下載。將WinCC激活，并在變量管理中尋找連接，并點擊右鍵，在AS符號中會有從AS中讀取，選擇這一項目，這樣變量的讀取會在PLC中進行。在完成變量讀取后，對WinCC中需要使用的變量進行勾選，勾選完成后，將其保存到項目文件夾當中。促使變量管理以及通信定義能夠更好地完成，從而獲得組態后畫面。

5 明確機械手工作過程

機械手主要負責將工件從一個工作臺中，搬運到另一個工作臺中。機械手在工作期間，全部動作往往是由氣缸驅動，在不同的場合中，操作方式也存在不同，一般情況下會將其分為兩種方式：手動操作方式與自動操作方式。手動操作方式通常會被應用在安裝調試，以及故障維修中，這樣對于不同執行工作，可以通過按鈕展開操作。這一問題，在設計工作開展中要充分考慮并分析。想要實現自動操作，要講PLC控制器作為主要基體，事先要編寫相應程序，按照程序進行自動控制，自動控制實際上還會被分為不同類型，比如連續自動操作、單周期自動操作。單周期自動操作在操作過程中包含許多不同動作，如上升動作、右轉動作、左轉動作以及下降工作等。

6 輸入與輸出端子點數

教學型機械手PLC控制系統在設計過程中，學院往往采用的是整體式S7-200CPU226式PLC，在此背景下，很多工作并不會同時出現，因此，只會占用可編程控制器中的兩個輸入點，并不是人們認為的占用4個輸入點。在工作執行之前，需要對做工作臺上是否存在工件進行判斷，因此，在實際工件檢測中，光電開關會對一個PLC輸入點進行占用。機械手在左右轉動過程中，左部限位開關與右部限位開關，會占用兩個PLC輸入點，啟動按鈕與停止按鈕，同樣也會占用2個PLC輸入點。因此，在PLC中需要設置3個輸入點，主要將其應用在不同工作方式的選擇中。在手動控制方式中，有著4種不同加載方式，分別是前后方式、左右方式、上下方式以及夾松方式。基于此，需要在PLC中設置4個輸入點，主要將輸入點應用在加載方式的選擇中。因為控制器需要輸出用于控制不同動作的指令，比如，伸出動作指令、縮回動作指令、上升動作指令以及左轉動作指令等，為使得此類動作與指令都可以得到滿足。在教學型機械手PLC控制系統中，要確保8個輸出量與14個輸入量。

7 提升設計人員素養

在教學型機械手PLC控制系統設計期間，設計人員在其中發揮著不可替代的作用，如果設計人員能夠具備較強專業能力與綜合素質，那么設計工作的有序進行也將會得到保障。反之，如果設計人員設計能力不足，那么設計的科學性與合理性也會受到影響。基于此，要在最大程度上保證，設計人員能夠具備更強的設計能力。為實現這一目的，在設計之前，要結合設計實際情況，對設計人員進行合理選擇。還可以通過教育培訓方式，促使設計人員能夠對自身設計工作有正確認識。教育培訓工作的展開要不定期進行，確保工作人員可以掌握設計工作中的注意事項，了解設計方案與設計設計內容，這樣在設計工作開展中，嚴格按照相應方案進行即可。在此背景下，教學型機械手PLC控制系統設計的有效性也會得到保障，為后續生產工作打下良好基礎。促使教學型機械手PLC控制系統在應用中，能夠將自身優勢與價值充分發揮出來，提升工作質量與工作效率。

8 結語

綜上所述，為實現教學型機械手PLC控制系統設計工作的有序進行，需要設計人員能夠具備較強專業能力，同時對各方面問題進行充分考慮與分析。確保系統設計合理性，這樣才能在實際工作開展中，發揮出系統優勢。在這一過程中，工作人員工作量會在一定程度上減少，同時減輕工作壓力。也防止人工帶來的錯誤與誤差，使得各項工作都能夠準確完成。在系統運行過程中，能夠根據實際情況，發出正確指令。對于系統設計工作，需要有關部門以及工作人員能夠給予更多重視與關注，為我國工業事業更好發展打下良好基礎。