[基于PLC的机械手控制系统设计]基于plc的机械手设计
时间：2019-04-15 03:26:36 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：在工业生产流水线传送系统当中，机械手采用圆柱坐标的方式进行空间位移，能够使机械手做好准确定位，机械手具有多个自由度，并且可以用来搬运工件，有效完成在不同环境当中的工作任务，很多生产线可以运用机械手来代替人的繁重体力劳动，实现工厂生产的自动化和机械化，并且在有害的环境下能够有效保护人的生命安全，本文主要对接写手的结构系统进行了简单分析，强调了机械手在工业运行中的重要作用。
关键词：PLC；机械手；控制系统
中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2012）05-0-01
机械手是能够进行自动定位控制并能对编程进行重新改变的一种多功能机器，机械手具有多个自由度，并且可以用来搬运工件，有效完成在不同环境当中的工作任务，很多生产线可以运用机械手来代替人的繁重体力劳动，实现工厂生产的自动化和机械化，并且在有害的环境下能够有效保护人的生命安全，就当前的发展来看，机械手已经广泛应用于原子能、轻工、电子、冶金、机械制造等各个部门，通常也会被用作一些机床机器的附加设备，其最为核心的部分就是控制系统和执行系统，而且其执行机构多是由电机、气动以及液压所构成的，具有应用广泛、灵活性好、操作范围大的特点。
一、机械手运用的现状分析
机械手是当前自动控制领域中出现的一种较为新颖的技术，是现代工业生产中能够用到的重要技术组成，并且已经在工业生产中得到了广泛应用，取得了良好的效果，利用机械手技术进行工业生产，能够大大减少工人的工作强度，并且通过对PLC技术的准确控制，也能大大提高工业生产的效率，对于改善工人的劳动条件产生积极的意义。就当前的应用情况来看，机械手主要采用的是气动驱动或者是液压的控制方式进行操作，这种方式具有很大的优越性，不仅结构简单，而且非常便于控制和掌握，在使用的过程中要注意对气源以及压力进行合理的配置。
二、机械手的结构系统分析
1.系统配置。在工业生产流水线传送系统当中，机械手采用圆柱坐标的方式进行空间位移，能够使机械手做好准确定位，机械手主要是由手爪、手臂、立柱和底盘构成，其工作流程主要是：将机械手固定在初始位置，底盘转动到所要求的取货台位置上，降低立柱，伸出手臂，做好定位之后将物料抓取，然后升高立柱，回收手臂，避免在运行的过程中与设备发生碰撞，到达出货台，下降立柱，伸出手臂，打开手，然后再把物料放在相应的出货台上，复位机械手，再开始下一个流程。机械手的结构示意图如下：
工业控制系统要求控制系统应该包括触摸屏、执行元件、电机驱动器四个、脉冲输出模块四个、控制器五部分，其中控制器所采用的就是三菱系列的PLC，这样就可以按照工业设计的要求来准确设计控制机械手，触摸屏与PLC可以通过通讯口直接进行通讯，手动部件以及各种相关的设置操作都可以通过触摸屏来进行控制，并且有利于实现实时监控的意义。
2.硬件设计。通常比较常用的就是手动的工作方式，可以利用按钮对机械手的动作进行简单的控制，例如，在按“下降”按钮时，机械手就会听从命令下降，在按“上升”按钮时，机械手就会出现上升操作，利用手动操作的方式可以使机械手处于原点的位置上，便于在维修时对其进行适当的调整。其自动工作方式也较为常用，例如，在按下启动按钮之后，机械手就会从原点开始连续反复的工序循环工作，如果不按下停止按钮，机械手就会一直持续这样的工作状态，只有在按下停止按钮之后，机械手才会停止这样的工作状态。机械手的操作状态信息需要进行24个输入端子的协助，其中位置检测信号主要包括放松、夹紧、缩限、伸限、上限、下限等，工位位置检测信号包括四个端子，光电开关检测元件需要四个端子，在进行手动操作时，需要有六个端子，停止、自动、回原点、手动操作需要有四个端子，总共就需要有24个端子。
3.软件设计。初始状态实际上就是采用状态初始化的指令对工作方式进行设置，当IST指令满足相应的条件时，处于初始状态的继电器就会被指定一定的功能。机械手的控制程序较为复杂，一般就是运用模块化的设计思想，把机械手控制程序分为：自动连续操作，手动单步操作，回原点操作几个部分，其中手动运行程序就是指用初始状态对继电器进行SO控制，回原点程序、自动运行程序和手动程序均是采用STL触点进行控制和驱动，这三部分的程序也不会被同时驱动。自动回原点的功能程序就是当原点在满足条件时，M8044特殊的辅助继电器为ON，再利用RST指令将最后一步S12进行复位。机械手控制系统的工作方式主要分为回原点、连续、单周期、单步以及手动五种形式，在电磁线圈断电、机械手在最右边或是在最上边的时候，系统就处于原点的状态，机械手PLC的梯形图程序其总体结构可以分为连续工作、单周期工作以及单步工作几种工作程序，它们的工作都是按照一样的顺序所进行的，将它们合在一起之后其编程会变得更加简单。
三、结语
实践证明，用可编程控制器所设计的机械手电气控制系统不仅系统的可靠性较高，运行精确稳定，具有很强的功能，并且线路简单，具有很强的功能扩展性，利用脉冲输出设备和PLC对机械手采取控制手段，可以更加准确和快速地对其控制要求做出相应的反应，进而实现对自由度步进电机进行合理的精确定位和控制，准确、快捷和方便地实现机械手位置的控制，对于有效完成物料的整个传送任务能够产生积极的影响。
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