基于PLC的机械手控制系统设计

2017-09-01钟飞

魅力中国 2016年52期

钟飞

摘要：目前国内外生产线的输送与流水作业主要采用机械爪进行生产的移动与跨线操作。而国内外所有的编程操作系统中主要是采取PLC的操作系统进行程序设计与生产工作。在使用PLC的系统中，它的优越性能可以体现在编写方便和操作简单，维护保养上也比较轻松，在公司与企业的成本运作上降低了开支，而且更容易让生产工作中的工作人员所接受和推广。

关键词：PLC系统机械手控制系统设计

引言

随着工业生产在各个世界范围里的受重视程度越来越大，我国在工业上也进行了相对应的技术更新与运用。在自动化与人工智能化大趋势下，机械抓的普及也慢慢的被大范围运用到不同行业中去。在减轻工人的人工负担之外，也相应的把企业的生产效率进行加强。并且减少了许多的安全隐患。但由于机械控制成本与技术难题相对较高，并且制作的工艺相当复杂，精密度又相当高，所以对于操作人员与维护人员也造成一定的困扰与难题。

1、有关PLC研发体系的内容与发展概况

目前使用PLC系统进行扩展研发是国际主流方向。而其研发完成的关于机械手的操作系统其工作原理主要是通过系统进行的程序的编辑与生成，然后配合硬件上的连动进行全程管控，以达到生产的目的。通过PLC所研发生成的系统在世界范围内都开始大规模的使用与普及，由于这种新型的技术具备了在稳定生产加工与准确着力，以及成本低廉与操作安全等等優点，从而得到世界各国大中小型公司企业的支持。在能够负重进行位移的同时，还能进行生物模仿与学习，在生产加工过程中进行搬挪货物，对货物进行精准的抓取，以及一些其他的人工智能活动或者无人化生产上都可以胜任。

2、在PLC系统设计中的硬件组成

由于机械手的大小不同，以及使用功能范围也不同，生产与加工过程中抓取力度与抓取数量，也各不相同。所以在机械手的选择与操作性上要与程序部分进行多次的测试与调整，而且要安装摄像机，做好相关的预警与操作界面的记录，便于监察管理。

2.1 PLC硬件分布中的合理性

我们在使用机械手进行生产工作的主要目的就是进行抓取与位移。所以我们要在实际运用过程中，在顺序上要进行合理的智能动作安排。主要包括以下13个动作，首先是从原点开始，然后下降，夹紧，上升，右行，前行，右旋转，下降，接着放松，再上升，左旋转，后行，最后重新回到原点，然后进行下一次的循环。我们要求机械手在操作过程中必须能灵活的进行8个或者更多种的位移模式。通过电磁阀与线圈的相互做用，进行后续的操作。其中某些电圈可以通过断电的方式进行控制与停止动行。通电时可以进行位移与伸展，断电时就可以进行稳固的抓取。而在旋转方面则是通过两到三个电磁阀进行操控。在通电时就能进行后续的操作，而断电时，就能让其静止。在前后左右上下以及360度旋转上要配备种不同的电路与开关，方便在操作过程中进行顺利的转换与抓取。

我们在PLC进行使用的时候，要进行多元话的系统设计。比如说把系统设计成两种状态，而且可以进行相互转换，即人工手动操作模式以及机械手智能操作方式。通过相关的阀门与电气开关，便可以进行全方位的抓取与多角度的灵活的旋转。从而完成一系列的工作并可以重复循环进行。所以我们要做好关节连运的按键分布，在机器抓的操作中，触碰升起键就是使机械抓进行往高处位移，触碰下降键则就是进行机械抓的向下的位移。同理就是按下左右与旋转，分别都可以通过事先设计好的不同功能按键进行手工完成。当然相较机械智能操作缺点明显，就是时效上很慢，而且耗费了不必要的人工开支。

2.2 在PLC里数据输入与输出接口上的采购方案

在任何计算机或是高新技术领域，关于数据的呈现方式主要是通过数据的输入与输出进行处理。而在PLC里所使用的重要芯片是各种功能不同的电磁阀。通过各种不同的电磁阀进行电气联动，与PLC系统进行配套合作，保障机械抓的正常工作。所以能够对电磁阀进行有效合理的分布不单是会强化我们的机械爪的工作效率，在成本与性价比上也产生重要影响。

2.3 在PLC中数据接口的具体运用

在PLC系统里关于机械信号的输入与输出是很重要的。这些信号的输入输出对于人工操作与机械爪的影响很大。相对应的信号输入内容主要包括向上，向下，向左，向右，以及向左旋转，向右旋转，向前，向后，左平移，右平移，然后抓紧产品。而依据我们事先设计好的两种模式，即人工手动模式与机械智能模式进行区分的话，在人工手动方面一般情况需要十几种操作才可以完成，机械智能方面一般只需要一个按键就可以进行循环。机械爪从起点到移动，到抓取货物，再到放归目的处，最后又回到原点。我们在机械爪的工作过程中可以发现，通常的状况下对于八个方向进行位移，或是进行抓取。一般是需要十三个电磁阀，而我们在机械爪的感应开关里，通常会用两到三个压力感应装置进行安放，把相应数量的行程开关也进行顺序安装。经过统计，我们常用的PLC系统机械爪是有二十七个信号通过端口进行输入。在这二十七个不同的信里主要包含有机器爪的前后左右上下全方位移动，以及向左，向右进行旋转翻滚等信号。因此熟悉不同端口的作用在PLC的系统设计上也是十分重要的。

3、PLC的软件相内容

上文中谈到手动操作与机械智能操作两种模式在机械爪上的实际运用。在工作方式上进行切换的时候，我们可以通过程序的切换进行灵活操作。大大增加爪子的灵活性与实用性。但往往由于手工操作上易出现偏差，使爪子无法精准的回到原始位置。而我们在使用程序智能操作就可以完全避免这些不必要的担心与问题。

3.1 两种不同模式在PLC中的实现

在PLC系统中使用各种不同指令进行跳转运行，比如CJ（P）的号码是FNC00，在指标上是PO-P127，并且在操作过程里P63是通过END所在的程序里不用能过标志性记录。以及还要使用相关的寄存器进行配合改动。

3.2 人工手动操作的内容

我们在操作机械爪的时候，若使用人工手动进行，则在程序的编辑与设计上，比较简单与容易，并且在线路的交接与部分开关与控制器上的安装相对便捷。

3.3 智能化操作模式的内容

在机械爪从起始点开始时，只需一键就能让机械爪从起始点开始，上升下降以及左右前后的移动，抓取，然后进行旋转与位移，最后再回到起始点。完成一个循环。由于是智能化操作，所以方便进行停机与检查维护。

4、关于PLC系统与计算机的联动

目前在处理数据与优化程序编辑上，必须与各种不同的计算机代码进行配合。在不同的平时与系统环境中，研发的程序也不尽相同。我们把电脑主机与PLC进行联机，把电脑主机当成一个终端，与PLC系统进行兼容联动。将PLC系统与少数或是多数电脑进行联网，在PLC程序的管理监控和编写测试上，是十分方便的。

5、结语

本文与大家探讨了关于PLC系统下的机械手程序设计的一些有效方案，并针对实际情况进行实践分析。对于提高各企业单位的生效率与成本节约起产生极积效应。