基于PLC控制的气动机械手控制系统研究

程 艳

（安徽水利水电职业技术学院，安徽 合肥 231603）

基于PLC控制的气动机械手控制系统研究

程 艳

（安徽水利水电职业技术学院，安徽 合肥 231603）

根据自动生成设备中气动机械手的应用情况来看，其具有成本比较低、结构简单、方便控制与操作等多种优点，并且还可以根据自动化设备的具体要求进行工作程序的设定，对于提高自动生成设备的工作效率有着重要影响。本文就气动机械手控制系统的主要组成结构和控制要求进行阐述，对基于PLC控制的气动机械手控制系统的设计进行合理分析，以推动基于PLC控制的气动机械手控制系统有更广泛的应用。

PLC控制；气动机械手；控制系统

1 气动机械手控制系统

本文介绍的气动机械手主要是由三菱FX2N-48MR控制器来完成相关操作的。其主要组成结构是加紧气缸、升降气缸、伸缩气缸、摆动气缸几个部分，可以有效完成工件的旋转、下压、上抬、放松和加紧等操作，其中，机械手的旋转是由加紧气缸、摆动气缸两个部分结合钢丝干共同摩擦完成的。

通常情况下，四个气缸的行程在 50厘米和85厘米之间，在使用气动机械手的时候，其具体操作步骤主要包括如下几个方面：一是，在根据相关要求按下启动按钮按之后，启动机械手会马上出现动作情况，通常先接通电源的是上升电磁阀，并且，在气动机械手臂上升到传感器限制的高度够停止动作；二是，左转电子阀接通电源后，机械臂会向左转动，并转动到传感器限制的位置后停止动作；三是，下降电磁阀在接通电源后，机械臂会逐步向下移动，以到达传感器限制的位置时停止动作；四是，传动带启动后，可以通过光电传感器来检测传送带上是否存有物品，如果检测到有物品传送过来，则需要立即接通电子阀的电源，以在机械手抓紧到传感器限制的位置时停止动作；五是，机械手臂如果想要再次向上移动，则会上升到传感器限制的高度后完成第二个动作；六是，机械右臂在右转电磁阀通电的情况下会再次右转，以在到达传感器限制的位置时停止动作；七是，机械手臂如果想要再次向下移动，则是在下降到传感器限制的位置后停止继续下降；八是，放松电磁阀通电以后，机械手会立即松开手爪，以在延时一定时间的情况下，完成某一次的搬运操作，从而在重复的情况继续上述几个步骤；九是，在完成某个操作以后及时按下停止按钮，气动机械手会作出相应的反应，并立刻停止当前的相关动作和操作，并且，在重新启动按之后，气动机械手可以继续按照原来的程序完成之前还没有完成的操作。

目前，基于PLC控制的气动机械手控制系统一共设置有五种工作方式，而它们是由不同的开关来控制的。一是手动方式。在按照工件生产的相关要求进行手动操作的时候，气动机械手可以实现每一个动作的单独控制，并且通过手动操作的方式将气动机械手放到远点位置，可以为气动机械手的维修提供便利，确保气动机械手能够快速恢复正常运行状态。二是回原点方式。在按照启动按钮之后，气动机械手的位置可以是左方、缩回等多种情况，从而继续之前未完成的操作。三是单周期工作方式。在启动按钮被按下的情况下，气动机械手可以从以第一个工作程序开始操作，直到完成程序规定的最后一个动作后停止动作，而这个过程正好是一个周期。四是单步方式。在气动机械手在严格按照工作循环步骤进行相关操作的情况下将启动按钮按下，其可以在完成当前的操作以后便停止继续下一步的操作。五是连续工作方式。在启动按钮被按下时候，气动机械手可以一直按着设定的程序完成所有操作，并一直反复进行到停止按钮被按下的那一刻。

由此可见，启动机械手的气动驱动系统是其完成各种操作的主要传动装置，可根据运行程序执行很多任务，使整个工件的生产效率有效提高。

2 基于 PLC控制的气动机械手控制系统的设计分析

目前，基于PLC控制的气动机械手控制系统的设计主要包括如下几个方面：

2.1 PLC的合理选用、I/O端口的正确分配

根据气动机械手的工作情况可知，想要满足其操作要求和保证其操作的准确性，需要合理设置二十一个输入端子，并设置相应的七个输出电子。由于本文采用的控制器是三菱FX2N-48MR，因此，根据其使用情况需要设置的输入点、输出点分别有二十四个，才能真正满足气动机械手的控制要求。所以，PLC的I/O端口具体分配是：X0为手动；X1为回原点；X2为单步；X3为单周期；X4为连续；X6为启动；X7为停止；X10一般指的是旋转左限位传感器；X11一般指的是旋转右限位传感器；X12一般指的是手臂伸出传感器；X13一般指的是手臂缩回传感器；X14一般指的是提升限位传感器；X15一般指的是下降限位传感器；X20为左转；X21为右转；X22为伸出；X23为缩回；X24为提升；X25为下降；X26为夹紧；X27为松开；Y0为左转；Y1为右转；Y2为伸出；Y3为缩回；Y4为提升；Y5为下降；Y6为夹紧。

2.2 控制程序的合理设计

在实际应用上述气动机械手时，其控制程序的复杂性比较强，主要包括如下三个部分：一是手动程序；二是，公用程序；三是，自动程序。通常情况下，首先执行的是公用程序，接着合理配置手动方式，以在X0或X2接通的情况下转换到手动程序来继续执行操作任务。与此同时，在使用自动工作方式的过程中，如果X0或X2处于断开状态，那么X3或X4则会马上处于接通状态，以继续执行下一个操作步骤。

根据基于PLC控制的气动机械手控制系统的整体情况来看，上述三种控制程序的主要功能是：首先，公共程序比较常用在各种工作方式需要互相切换和几种程序同时存在的情况下，例如：在串联电路中，公用程序中的左限位传感器X10、上限位传感器X14的常开触点等如果处于联通状态，则表明处于原点条件的M5将会变成ON，即气动机械手已经循环到原点位置。在这种情况下，如果系统正好处于手动状态，想要执行用户程序，则需要将初始步对应的S0改变位置，才能为单周期、单步、连续工作方式等做好充分准确。其次，手动程序是由单步控制和电动控制共同组成。目前，手动程序中的手动按钮主要包括七个：一是，控制气动机械手左移动作；二是，控制气动机械手上升动作；三是，控制气动机械手下降动作；四是，控制气动机械手放松动作；五是，控制气动机械手回原点动作；六是，控制气动机械手右移动作；七是控制气动机械手夹紧动作。为了保证整个基于PLC控制的气动机械手控制系统的运行安全性，需要设置一定的连锁，以充分发挥气动机械手的功能。最后，在实际进行设计时，可以采用SFC来完成设计程序，实现整个系统的操作任务。

3 结束语：

综上所述，基于PLC控制的气动机械手控制系统有着操作简单、方便和高效等特点，对于减少生产人员的工作量有着极大作用。

[1]刘志虎,王雷,王幼民,李明.基于PLC的包装袋机械手控制系统设计[J].重庆理工大学学报(自然科学),2015,09:58-63.

Research on Pneumatic Manipulator Control System Based on PLC control

CHENG Yan
(Department of Mechanical Engineering,Anhui Vocational College of Water Resources and Hydropower,Hefei ,Anhui 231603,China)

according to the application of automatic generation equipment of pneumatic manipulator,which has low cost,simple structure,convenient control and operation of a variety of points,and can also carry out work procedures according to the specific requirements of automation equipment set,has an important influence on improving the working efficiency of automatic generating equipment.In this paper,the main structure and control requirements of pneumatic manipulator control system are described,and the design of pneumatic manipulator control system based on PLC control is analyzed,which is based on PLC control system.

PLC control; pneumatic manipulator; control system

S157.1

：A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.062

1672–7304(2016)01–0133–02

2016年安徽省高校自然科学研究重点项目“自动倾翻式砖板分离生产线装置研究”（编号：KJ2016A283）。

（责任编辑：吴 芳）

程艳（1979-），女，安徽淮南人，讲师，研究方向：机械工程。