PLC控制气动机械手的方法讨论分析

机械手是一种能够自动化定位控制，并能够重新变成可变动的多功能机器，是工业自动化生产中的重要设备，主要有液压传动、气压传动和电气控制等驱动方式，而使用气动机械手模型PLC 进行控制是机械手驱动新的发展方向。

1、PLC与机械手

PLC 使用继电器接触器相似的梯形图来作为编程语言进行编程，完成运算处理和存储单位均被称为继电器。国内的PLC 技术是在引进的基础上发展起来的，目前已经具备一些小中型产品的生产能力，随着计算机技术的持续发展，更多更先进的技术被应用到PLC 中，一些学者甚至认为PLC 有可能会被计算机取代，目前市场竞争逐渐激烈，可以预见PLC 可能会被少数几个品牌实现性的垄断，届时将有可能形成统一的标准语言。

机械手是模仿人手结构，按照既定程序和运动轨迹要求实现自动抓取、搬运的机械自动化控制装置。现在机械手逐渐向着智能化的方向发展，机- 电- 液- 气结合自动化逐渐成为了机械手研发的重要理念，网络技术的应用更是使得机械手逐渐精细化智能化，作为机械制造行业中的柔性制造生产，在更大的范围内得到了应用，大量的节省了人力。

2、基于PLC的气动机械手控制方法

2.1 系统组成

本次研究机械手主要有夹紧气缸、上抬下压气缸和控制机械手不同位置两个气缸等部分组成，能够完成上抬、下压、旋转、夹紧和松开等动作，机械手旋转通过左右两个联动气缸和钢丝干摩擦控制，能够达到机械手四个不同工位。活动气缸和固定气缸之间使用钢丝干摩擦控制、配合机械手旋转，联动气缸均使用双作用气缸，并用双电控电磁阀进行控制，机械手终端是气体动夹爪，可以能够完成抓和放的动作。机械手下压和上抬动作使用单作用气缸和单电控电磁阀控制实现，向系统提供合适的开关信号判断工位是否正确，系统硬件用过

电气动驱动和PLC 控制系统组成。

2.2 功能模块

2.2.1 手动操作模块

PLC 控制器下对气动机械手进行控制同样需要按照工业控制装置要求设置一套手动控制方法，供断电回位或者设备出现故障时进行排查。手动操作实现思路比较直观，按下相应方向按钮，就向该方向位移。这种控制方法需要设施松紧按钮，伸出和缩回，左旋右旋，上升和下降等几种控制形式就可，需要进行手动操作进行机械手和零件之间的夹紧时，使用左侧按钮开关通过PLC 注意控制装置，把编写程序编译成为新代码输入给输出端口进入执行装置，并通过电磁电路接入气路实现夹紧工作。

2.2.2 半/ 全自动化操作功能模块

机械手的操作需要使用单流程结构顺序功能图实现，并把每个动作都当成一个状态来完成。这种可编程控制器编程方法中的顺序功能图表法列出了工作顺序并转化为梯形图，成了半/ 全自动化操作功能模块。

2.3 PLC设计

2.3.1 PCL 型号

通过计算，发现系统对PLC 的扫描速度要求等方面无特殊要求，要求PLC 输入点个数至少9 个，输出点个数至少6 个，存储器字节要大于120，因此选择S7-300 型号PLC 和，随机存储器选择48K 容量即可，定时器128 个，结构仅从，数据处理能力和通信能力很强，并且功能丰富。

2.3.2 硬件接线

PLC 投入运行后，工程过程主要有输入采样、用户程序执行、输出刷新三个阶段，完成三个阶段为一个扫描周期，整个运行期间，PLC 的CPU 会重复执行上述三个阶段。输入采样阶段，PLC 会对所有输入数据和状态进行读取，存入映象区间，在执行用户程序时，输入点在映象区的状态和数据不会变化，但是其他输出点以及软设备上或者系统RAM 存储区状态和数据均可能发生了变化，上面的梯形图会对线面使用线圈或者数据的梯形图产生影响。当yoghurt 程序扫描结束之后，PLC 会开始输出刷新，这期间CPU 会按照映象区对应状态和数据，输出锁存电路，输出电路驱动对应的外设，这是PLC 的真正输出。

2.3.3 总线控制

现场总线技术是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、多节点、数字式的通信网络。根据PLC 硬件中I/O 分配原则，使用开关机起停开关5 点，气爪伸出及旋转限位6 点，手动按钮6 点及气爪夹等共20 点，气缸控制电磁阀线圈8 个，气源电机线圈KM共9 点，根据控制要求设计控制面板，单周、手动和循环使用同一个手动开关完成功能切换，并且操作之前需要选择正确的工作方式。

2.4 系统软件设计

首先设计顺序功能图，按照规定路线一步一步进行，这种方法逻辑清晰，是控制系统设计中常见思路。按照控制任务，从右侧、后退和上面原点出发，全过程为左摆- 气缸水平伸出- 吸持工件- 垂直气缸回退- 水平气缸回退-原位循环。在执行过程中常常出现故障或者停电等不可测情况，于是需要手动操作，因而需要设置手动操作界面，并使用起保停的方法编制梯形图，手动程序使用按钮进行单独操作，主要用于对安装机械手位置进行手动调整，把机械手调整到原始位置。自动程序梯形图由控制单周期、连续、单步程序组成，使用连续标志和转换允许标志进行区分。