基于PLC控制的工业机械手在自动化生产中的应用探究

王建明

摘要：随着现代化科技的不断发展，机械手在自动化产业中的应用越来越广泛，利用微系统来控制机械手臂取代以往人工操作的流程，与此同时，PLC（可编程控制器）技术的兴起为机械手创造了更好的系统条件和先进技术，顺应了当代自动化生产的新要求和新挑战。本文基于PLC的原理应用和其与机械手相结合的优势，分析了目前自动化产业中PLC控制机械手的应用现状与发展前景，以期能在今后的自动化产业中帮助相关人员研究出更简易的编程方案、更先进的控制技术，进而提高自动化产业的效率和质量，促进我国工业化的进步。

关键词：PLC控制；工业机械手；自动化生产；应用

一、PLC概述

（一）PLC的原理及应用

PLC全称为可编程控制器，是一门集微系统、数学统计运算和计算机编程多学科于一身的技术手段，主要工作原理是通过提前预定好的条码程序指挥自动化电子系统设备的操作和运行。我国目前已经有很多工业区对PLC技术有了充分的利用，PLC技术如此快速的发展和应用离不开它先进的抗干扰能力和稳定可靠的运行能力，而且处理系统相比之前也更为简洁易懂，只需要进行简单的编程设计就能指挥多种自动化机械工具，这样的优势为PLC的推行奠定了结实的基础。此外，PLC技术一旦实施运行，过程不需要进行长时间的监督，即使出现了故障也只需修改程序编码就可以进行维护与更新。

（二）PLC的优势

PLC能得到广泛的应用必然是因为其存在很多不可替代的优势，它虽为编程控制设备，但其核心是梯形图编码，即使没有计算机基础的工作人员也可以很快的进行熟练操作，进行指令控制。而且这样简易的编码程序可以同时指挥数以千计的继电器，只要通过统一的总开关，就能实现持续的回路操控，配合其他系统让自动化设备同步实现计数、计时等功能，有效地节省的工作时间，节约了人力、物力资源。

除此之外，PLC技术的抗干扰能力是目前最为先进的，因为它采用的是软性连接装置，只需要执行预先设定的编码进行工作，不会与继电器等产生排斥或干扰。拥有这些优点的PLC自身体积和耗能也十分节省资源，安装方便简单，有故障能自我诊断，这些必然导致了PLC在工业体系中的广泛应用。

二、机械手的基本概念和发展前景

（一）机械手概述

机械手即为以人类手臂为原型的自动化操作装置，它的工作原理是在事先设定好的操作位置上进行一些抓取、转移、交换的动作，是模仿了人类的手动搬运原型。我们很早就已经有了工业化机器人，就是原始的机械手，这一技术设备的应用解放了人类的双手，结束了以往枯燥、繁琐的手动操作，不仅如此，机械手在工业生产中大大提升了工作效率和质量，避免了工作人员在工厂中受伤的情况，这样高效优质的应用让机械手很快地风靡于社会的很多行业中。

（二）机械手的发展前景

机械手的主要控制方式目前有PLC、继电器和微系统三种，其中继电器和微系统已经面临着淘汰的趋势，因为继电器在操作中很容易出现故障和死机的现象，而且维修耗费力大；而微机虽然相对更为智能，却难以抵抗外界因素的干扰；这就导致在未来机械手的发展中一定会逐渐全面采用PLC技术，将计算机行业、通信行业和自动化行业结合应用，来发展未来的工业生产。

三、PLC控制工业机械手在自动化生产中的应用

（一）PLC控制工业机械手的工作原理

机械手在工作时一直保持着循环往复的动作，它的操作流程步骤如下：从机械手臂的左上位启动出发，紧接着会发生下降动作直到要进行操作的工件部位再停止，然后将工件夹起转运到对应的位置上。机械手在夹起工件时就会上升到固定位置，再开始向右转移回到预先设定好的位置上，将工件放置好。这样往返的动作会进行持续的循环直到将所有工件都转运完毕。途中需要PLC对其进行操纵和指挥，会针对特定的工作要求进行不同的程序设计，要注意进行PLC编码时对机械手的运动轨迹准确把握才能更好的完成工作。

（二）PLC控制机械手设计方案要领

PLC控制机械手的设计方案是整个工作流程的关键所在，其应该依据操作的先后次序来编写代码，准确规范每一步动作，像在机械手装置上分别对上升、下降、抓取、放落等动作进行专门的开关设定，并给出信号指示，便于今后的工作执行。在编码程序中尽量要保证机械手可以快捷、有效、安全的执行工作，所有的程序运行都要基于安全第一的原则，再进行效率和工作质量的优化。机械手工作应该着重考虑以下4个问题：一是保证机械手的抓取力足够，不让原件在转移过程中轻易发生脱落；二是为机械手设定一定的张合角度和延伸度，确保原件能顺利被抓取转移；三是对针对具体原件设定具体机械手的形状；四是强化机械手的硬度和刚度，保证其足够结实耐用。只有保证了设计方案的完善度和可靠度，才能让自动化产业中的PLC机械手更好的付诸于应用。

（三）机械手在应用中的维护

机械手在PLC控制的基础上进行动作操作时，一定要把握好机器的灵敏度才能更好的完善动作流程，这就要求相关工作人员对控制器进行严格的把控，如若有仪器故障发生，要及时的进行检修和维护。平时所有操作人员都要保证在机械手在进行单期循环时再按下控制按钮，循环停止时就及时按下暂停按钮，途中机械手的再次工作都必须工作人员亲自手工操作，这样就能有效保证机器的安全性。此外，相关技术人员应该定期对机械手和PLC程序进行性检修与维护，及时更新系统。

四、总结与展望

综上所述，机械手的应用是自动化产业中不可或缺的一个环节，为工业界的生产和加工提供者重要的服务。随着科学技术的进步，可编程控制的完善给机械手带来了可观的发展前景，提高了工作效率和工程质量，增加了设备了的精准性，将自动化产业的意义充分体现。PLC技术和机械手是目前处于协同发展，互助共进的情形，两者的革新和发展都能促进整个工业体系的进步。

总之，在如今社会的紧迫情形下，多学科交叉技术的应用越来越广泛，多元一体化的工业模式会成为今后自动化产业的主要发展方向。因此我们要不断地探究新技术，改革工业设备水平，培养专业的操作人员，为今后我国整体工业体系的发展做出贡献。

参考文献

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（作者单位：恒洁卫浴集团有限公司）