一种搬运机械手的PLC控制系统设计

甄彩霞　董天文

摘 要：本文介绍了一种搬运机械手，利用西门子PLC实现搬运机械手自动搬运的设计和实现方案。

关键词：搬运；机械手；PLC

中图分类号：TH122 文献标识码：A

机械手在机械制造业中应用比较多，在搬运货物、运送材料、传送产品等方面应用非常广泛。它能依照设计的作业程序完成规定的操作。本文主要介绍了一种搬运机械手，该机械手能对生产线上的产品实现自动分拣、自动搬运和自动循环工作，通过西门子PLC实现对机械手的控制，满足生产线的要求，并且控制方便，能提高生产效率、提高自动化程度，减轻操作人员负担，提高系统的可靠性。

1 设计要求

该机械手共有5个工作位置A1至A5，由A1启动后，先下行到传送带所在的A2处进行等待，当收到传感器发出的信号“传送带上有产品”时，开始夹持该产品，等2秒钟抓紧后开始向上运行，上升到A1处后发出检测命令，然后等待检测结果。控制流程示意如图1所示。

根据不同的检测结果，分别进行不同的操作：

（1）如果收到“经检验该产品不合格”信号，则运动到A3处，把不合格的产品放该處的传送带上，等待2s以确保机械手充分放开，然后回到A1处，进入下一周期的循环。

（2）如果收到“经检验该产品合格”信号，则运动到A4处，再运动到A5处，把合格产品放到该处的另一个传送带上，然后向上返回到A4处，再返回到A1处，开始下一周期的循环。

（3）当按动控制面板上的停止按键时，要求机械手必须马上停下来。如果机械手在A1处时收到“停止”命令，应该停止，只有按“启动”键才能重新开始工作；如果机械手在A1以外的其它位置收到“停止”命令，暂停，不按停止键时，应继续工作。

2 PLC选型

SIMATICS7-200PLC具有强大的性能，结构紧凑，数据存储器容量大，操作顺序和过程控制快速，具有高的质量、效率和安全性。根据控制要求，选用西门子S7-200系列的PLC，主机规格为CPU226，24入/16出。输入电压AC220V，输出电压DC24V。采用基本RS-485串行通信的网络控制方案，即每一个工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS-485串行通信实现互连的分布式控制方式，组建一个小型的PLC网络。通过PLC网络可以实现整个自动生产线的机械手控制，以提高生产效率和自动化程度。

3 I/O分配表

根据上述控制要求，以及控制功能等综合要求，可知PLC需要以下输出端：控制机械手上行、下行、左行、右行4个输出端，控制机械手抓住、放开2个输出端，发出检验命令的输出端，共计7个输出端子。PLC的输入端：6个限位开关：A0＼A1＼A2＼A3＼A4＼A55处，合格和不合格各1个输入端，检测带上检测到有产品1个输入端，停止和启动开关2个输入端，共计需11个输入端。所以选择使用主机规格为CPU26的S7-200系列的PLC，24点输入，16点输出，满足使用需求。I/O分配表中，A1上行处有一限位开关为A0。

4 PLC控制程序

根据控制要求，设计本程序，如图2所示。本程序采用顺序控制继电器编制控制程序，将复杂的工作流程进行分解，对各个工步进行编程，程序简洁、规范，可读性好，易于理解。

本程序设计按着顺序控制执行。按下启动键，机械手开始工作，从A1出开始下行，到A2处，检测到有产品，发出抓住命令，抓紧，机械手上行到A0处，发出检验命令，是否合格。如果合格，机械手右行到A4处，然后下行到A5处，发出松手命令，松开，机械手上行到A4处，然后左行到A1处，重新开始下一循环过程。如果检测不合格，机械手则左行到A3处，发出松手命令，松开，机械手右行到A1处，然后重新开始下一循环过程。

结语

工业机械手是一种生产和服务性设备，在工业及非产业界十分重要，在先进制造技术领域也是不可缺少的自动化设备。机械手的设计和制造涉及到很多方面的专业知识，而其中，应用PLC设计其控制系统，已经成为工业自动化发展的必然趋势。应用PLC实现对机械手的控制，系统硬件结构简单，造价低，应用方便，具有十分重要的意义。

参考文献

[1]唐顺梅.搬运机械手的PLC控制系统设计[J].科技风，2014（20）：20-20.