PLC气动机械手控制系统的设计与应用

随着科学技术的不断进步，自动化生成设备的应用越来越广泛，由于气动机械手具有结构简单，使用方便，制造成本低等优势，在生产线上被广泛应用。气动机械手通过控制系统和执行系统来共同完成生产指标，随着PLC技术的成熟，基于PLC技术的气动机械手控制系统的设计实现了新的突破。

1、PLC技术概述

PLC的全称是可编辑逻辑控制器（Programmable LogicController），通过可编程的存储器元件进行逻辑运算、程序控制、设备定时，zui后将数字模拟转化为机械设备的生产指令。PLC电子系统装置的核心是微处理器，可用于各种工业生产，它的出现克服了许多原有技术的障碍，具有操作简便、可靠性高等优点，由于整合了微处理器的优势，也更加符合电气设备操作人员的操作习惯。我国引进PLC技术是在上个世纪七十年代，时至今日已经可以用于生产一些中小型的产品，在电子、纺织、产品、印刷等多个领域都有广泛的应用。

2、机械手的基本结构和控制要求

2.1机械手的基本结构

机械手由控制系统和执行系统组成，二者相互配合共同完成生产要求，其控制系统由PLC技术主导，执行系统则是机械手完成各种复杂操作的实体装置。机械手的工作性能受执行机构分布的影响，其形式也比较多，如直角坐标式、球坐标式、关节式和圆柱坐标式。

直角坐标式机械手可以沿着X、Y、Z 三个不同的方向做往返运动，这种形式的机械运动适用于工作位置位于一条线上的设备，优点是节拍间隔短、定位准确、度高、效率高，可与传送带或者其他加工设备配合使用，缺点就是受到运动方向的限制作业范围比较小。球坐标式机械手可以实现在坐标平面下的直线运动或者两个方向之间的旋转运动，其优点是活动范围大，可进行伸缩回转、左右摆动、旋转等动作，工作效率也高。关节式机械手的命名就是因为它可以像人的手臂一样实现多个自由度的转动，优点是动作灵活。圆柱式机械手是实际生产中应用zui多的一种机械手，优点是体积小、动作范围大。

2.2机械手的控制要求

机械手的控制根据适用场合的不同可以分为自动控制和手动控制两种控制方式。自动控制是基于PLC技术下的编写程序实现设备控制的，而手动控制操作主要是用于设备的安装调试以及故障维修过程。机械手的自动运行过程要求摆动气缸处于中心右侧，此时气缸活塞控制杆和垂直气缸活塞控制杆同时后退，真空吸盘没有抓取工件，在运行过程中通过转动气缸的摆动和伸出等引起其他组件的一系列运动，实现整个自动控制操作。机械手的手动运行主要有机械手的升降、伸缩和摆动操作，它与实际操作无关，只是在装置进行初次安装或者出现故障时采用的一种工作方式。

3、PLC气动机械手控制系统的软件设计

3.1顺序功能设计

为了保证生产过程能够按照预定的先后顺序正常进行，就需要严格的设计顺序功能图，顺序功能图能够保证机械手按照规定的步骤完成控制任务，可以有效的提高工程师的设计效率，由于设计思路简单，也便于初学者理解。顺序功能图实现了通用编程元件和编程元件的结合使用，这种专门用于控制程序编制的功能图已被PLC设计广泛采用。通过气动机械手的操作流程可以看出，需要机械手按照控制要求，从原点位置出发，依次进行摆动缸摆动、伸出、吸件、退回、右摆、伸出、松件、退回原位的循环操作。

3.2气动机械手的总体顺序功能

自动控制系统的检测开关和手动开关只能有一个处于开放状态，所以需要安装转换开关以保证控制方式的单一性。对于手动操作方式和自动操作方式需要按照选择开关来决定，如果是先选用自动操作的方式，但此时机械手并没有处于原始状态，就需要先使用手动操作方式使机械手回到初始位置之后再执行其他操作，通过选择开关就可以轻松的实现单周期或者自动化的操作。

4、PLC气动气动机械手控制系统的测试与发展前景

对PLC气动机械手控制系统的设计部分进行测试，可以保证出厂的设备质量，为设备功能的完整实现以及设备运行的速度提供强有力的。通过系统测试也可以为广大的客户提供一个直观了解设备工作原理的平台，友好的操作界面也让用户需求与设备操作之间的信息传递更加简便，操作起来更加方便。

气动机械手是在气动条件下实现的，所以动力来源取之不尽，不仅节约能源，还可以实现生产效率的提高，在医药、食品等多个加工制造行业被推广使用。机械手的多向旋转与气爪夹紧功能相互配合，共同实现生产线的全自动化生产。基于微处理器的PLC技术使气动机械手的控制系统逻辑编程更加简单明了，提高了生产效率。PLC技术与气动机械手的优势合并，不仅节约能源，而且操作性能更加稳定可靠，这也必然使PLC气动机械手控制系统在未来几十年内被更多的

生产行业所推广使用。

5、结语

随着计算机信息技术的迅速发展，以PLC技术为核心的气动机械手控制系统在生产加工过程中得到广泛的应用。由于PLC技术的*优势，使其非常适合实现气动机械手的控制要求，不仅操作更加准确，安全性能也更高，故障频率也较之前有大幅度的降低。基于PLC技术的气动机械手控制系统大大提高了工业生产的工作效率，为企业创造了更多的经济效益，是一种未来发展前景广阔的自动控制系统，必将得到大范围的推广使用。