气动机械手PLC控制系统的设计

机械手在自动化和机械化生产过程中具有良好的发展效果，被广泛应用于工业生产领域中。随着科学技术的发展，机械手取得了良好的发展效果，促进了自动化和机械化的有机结合，有效的防止对空气造成的污染，使自动化控制更具便捷性，对提高系统运动的实用性和稳定性具有重要作用。

1、气动机械手结构及工作原理

1.1 气动机械手结构设计

机械手机械设备是模拟人手动作的一项重要机械设备，在进行结构设计时，需要合理编制程序和操作指令，来实现气动机械手自动抓取和搬运等动作的实现，强化自动化控制效果。同时，在设计过程中，还需要将相关的电子器件及气动机械手融入到结构设计方案中来。系统结构的内容主要包括定位开关、支架及汽缸等部件，在对控制系统进行设计时，需要采用标准模块化设计方法，确保设计内容的合理性，将气动装置和PLC 控制系统纳入到气动机械手结构设计中来，充分发挥两者的重要作用。同时，还需要充分发挥传感器在气动机械手结构设计中的重要作用，将传感器作为重要的反馈和检测系统，作为主要的检测元件来使用，充分运用气动装置中的电磁阀来为PLC 提供信号装置，将PLC 作为主要的控制器，实现对整个机械过程的有效控制，确保机械手具备旋转、上升和下降等动作，能够满足气动机械手结构要求。

机械手在实际的运行过程中，需要借助1 个旋转动作和2 个直线运动来实现，进而完成物品的搬运任务。旋转工作的主要内容包括摆动汽缸、摆动臂及摆动位置等，旋转工作的有效开展需要在各个部件的相互协作下开展，将工作行程设置为0° -180°之间。而升降运动在实际的运行过程中与升降汽缸、导轨和垂直导柱等部件的共同作用有直接关系，通过共同作用，确保各项工作的有效完成。需要将工作行程设置为0-150cm，手部在工作中具有重要作用，需要在弹簧和汽缸的共同作用下完成挟持工件操作，要想实现对夹持力度的调节，需要通过弹簧预压缩量来实现。

机械手在实际的工作中，要明确机械手的主要任务，将工件合格与否搬运到不同的分支流水线上。

1.2 气动机械手工作原理

气动机械手由手臂及基座组成，其中手臂的主要作用是能够在基座上进行上下直线运动，可以结合自己的需要对手部进行夹紧和放松。而基座的主要作用是完成手臂的回转和支撑作用。气动机械手在实际的应用过程中，通过实际需要设置不同类型的气缸驱动，通过运用PLC 对电磁阀的阀芯位置进行更改，对空气流通的方向进行控制，从而完成机械手的不同动作。机械手在工作中的主要功能包括：放松功能、夹紧功能、左右旋转和上升下降功能。

2、PLC 控制系统设计

在对气动机械手进行设计时，将气动机械手的压力介于0.6MPa-1.0MPa 之间，需要运用一个旋转运动及2 个直线运动确保物品能够顺利完成搬运任务，将工作行程设置为0°到180°，升

降运动需要在滑动导柱、垂直导柱及升降气缸的作用下完成，将工作行程设置为0-150cm。手部工作需要借助弹簧及气缸来完成。
2.1 PLC 控制系统总体设计。PLC 在实际的运行过程中会涉及到大量物理量输入和输出形式，有助于获取较多的数据信息，在实际的运行过程中主要包括输入处理、执行程序和输出处理等。

3、个阶段的内容，扫描周期的长短直接影响控制速度。在PLC 开始执行运行工作之后，需要运用扫描的形式，对输入和输出的数据进行读取，并将读取到的内容存储到相对应的内部寄存器中，有助于确保寄存器中状态和数据的稳定性。当扫描工作结束后，需要对PLC 中的数据进行输出处理，并对寄存器中的数据及状态进行更新，将数据上传到相对应的I/O 口上，做好驱动外设的输出工作。系统设计主要采用主站加从站的分布式控制模式，对强化两个站之间的数据通信，实现对各单元数据的有效控制具有重要作用, 方便人机交互。

2.2 气动控制回路设计。气动控制回路设计，按照系统的逻辑控制来实现，充分利用PLC 优势来对换向阀进行自动化控制。

在对气动控制回路进行设计时，通常采用双向调速回路方法，回路主要由升、降、伸、缩、放松、旋转和抓紧组成。而为了确保气动回路设计取得良好的应用效果，需要运用PLC来控制换向阀，实现自动换向，对节流阀节流口流量进行调节，对汽缸的运动速度进行控制。

2.3 I/O 端口的分配。PLC 控制程序质量的好坏直接影响系统的运行。在进行控制程序设计时，需要运用模块化设计思想，将控制程序分为手动程序、公用程序和自动程序三种。通过对机械手的工作状态进行了解可知，在进行信息操作时，需要11 个输入量及8 个输出量。在西门子S7-200 系列的 AC/DC/RLY 型PLC 中，具有16 点输出和24 点输出，I/O 点数为40，共有7 个扩展模块，共可输入和输出248 个点。其中，XO-X7 中的主要功能按钮有运动、连续、停止和气动等。在X20-X27 中，有夹紧、提升、缩回、右转和伸出等按钮。在Y1-Y7 中有缩回、伸出、右转、左转等功能按钮。X0 或X2 在接通后，能够自动跳转到手动程序中。当X0 或X2 断开后，X3 或X4 会接通并跳至自动程序中。

2.4 PLC 通讯实现。通讯控制系统是气动机械手控制系统的重要组成部分，系统的实现方式主要包括以太网、DP 和MPI 三种形式，触摸屏接口可以选择以太网接口和IFBI 接口，需要使用IFBI 通过DP、MPI 通讯接口，以太网接口主要为以太网通讯提供通道。

气动机械手在实际的使用过程中具有易于控制、成本低和结构简单化特点，在对高低温箱进行控制时，主要是采用PLC 控制气动机械手，将准备进行高低温补偿的变送器放在工位框架上，确保高低温补偿系统框架的合理建立。需要确保气动原理制定和气动元件选择的合理性，通过对多位置汽缸的合理运用，强化了每层各工位间操作的合理性，提高气动机械手生产速度，减轻了工作人员的劳动强度。