PLC基础下的气动机械手控制方法分析

向春华+陈勇军

摘 要：工业生产领域，气动机械手以抗干扰性、结构简易等优点，在各类生产环境下得以全面运用，而PLC技术和气动机械手间的有机融合，是对机电一体化控制目标的落实。本文首先对PLC技术进行分析，其次着重探讨PLC技术下气动机械手控制方法和系统，最后浅析PLC下气动机械手控制系统注意事项，以期实现气动机械手控制系统水平和性能的优化。

关键词：PLC技术；气动机械手；控制系统；注意事项

机械手作为自控设备，以多功能及可变动的特点，成为工业生产领域的核心设备，如电气驱动、液压传动、气压传动等模式的驱动原理，完成机械手控制系统操作的目的。而PLC技术下的气动机械手，是以机械控制为前提，在多年发展中已取得显著进步，俨然已成为当前机械手驱动模式的发展导向。但是，如何做好PLC技术下的气动机械手控制系统设计，已成为当前工业生产领域关注的焦点。

1 对PLC技术的分析

PLC（Programmable Logic Controller，PLC）作为设备可控制性、可编制性逻辑技术手段，可针对实际运行环境，对存储设备性能进行设备、元件等多元化运算，以此彰显逻辑计算的现实价值。同时，PLC技术能够依据系统、程序的差异对设备予以控制，完成定期或定时操作，以期实现模拟数字向实际口令、实际指示的演变。关于PLC技术于具体系统中的运用，其核心组件为微处理设备，如在工业生产中，以传统技术的摒弃与突破，体现现代设备生产稳定性、简易性与可靠性、便捷性的优势。此外，PLC技术是以微处理设备自身性能为条件，不仅对电气装置操作目标的满足，还可确保工业生产需求。1960年，我国首次对PLC技术予以应用，而在科技发展和社会进步的基础上，PLC技术应用范围及领域不断有所拓展，尤其在小型产品、中型产品工业生产中，对PLC技术的运用，如纺织领域、印刷领域与电子产品等工业生产环节。

2 PLC技术下气动机械手控制方法

2.1 系统构成

笔者所选择的气动机械手涉及联动气缸、夹紧气缸、上台下压气缸等部分，即通过上抬和下压、夹紧、旋转与松开等操作，结合联动气缸、钢丝干间摩擦控制的手段，对机械手工位予以协调把控。其中，固定气缸、活动气缸间均采用钢丝干实施控制，选用机械手对其予以旋转；联动气缸作为双作用性能气缸，可依据双电控电磁阀的方法，将气体动夹爪作为气动机械手终端元件，以此完成下放、抓紧等命令；机械手上抬、下压等命令的操作，均由单电控电磁阀、单作用气缸等部分完成，同时结合系统开关信号对机械手是否处于标准工位进行辨别。而该PLC技术下气动机械手控制系统硬件，则由PLC控制系统、过电气动驱动共同构成。

2.2 系统功能

首先，手动模块。基于PLC控制器的气动机械手，若要实现控制的目的，则应以工业装置控制为导向，通过手动控制方法的界定，用以对设备故障、电压回位等问题予以排查。手动操作气动机械手在实际操作中，思路范围相对直观化且明晰化，即仅通过按钮松紧、伸缩与旋转、升降等操作，方可完成时机械手手动操作的目的。在此过程中，倘若涉及机械手、零件间夹紧操作时，应结合PLC技术对按钮左侧开关进行控制，依据编写程序，对新代码予以输入及输出，借助电磁电路气路间相互接入的原理，便于机械手夹紧操作。

其次，半自动/全自动模块。从整体上来看，机械手以单流程顺序的变化，实现功能操作的目的，并将各动作以运行状态的方式呈现。该种机械手控制方法的选择，可利用图表法将工作顺序演变为梯形图，以此切实PLC技术下气动机械手半自动/全自动操作的目的。

2.3 PLC技术设计

第一，型号。依据科学运算的开展，气动机械手控制系统尚未对PLC技术功能有着明确规定，但却对其输入点、输出点、存储字节存在相应的标准。即在本次研究中，PLC型号为S7-300，输入点为9个、输出点为6个、存储字节为120、存储容量为48K、128个定时器。另外，PLC通信性能、数据处理性能均优于平均标准，且结构功能更是具有丰富性优势。

第二，硬件。针对PLC实际运行阶段，其工程内容包含输入采样、程序执行以及输出刷新等环节，即3项环节均在完成的情况下，方可判定为扫描周期，而CPU的选择，则对该项环节命令的反复执行。其中，输入采样是以PLC设备数据、状态的输入读取为前提，利用映象区间的存储，待程序执行时期，该区间数据状态未发生变化，但在输出点、软设备、RAM存储区等部分的数据状态将会呈现明显变化，如对梯形图对线圈、数据梯形图的作用。经yoghurt呈现扫描工作的进行，PLC则会自动开启输出刷新程序，以电路驱动和锁存电路的外设输出，完成PLC输出的目的。

第三，总线控制。总线控制作为连接现场自控设备、智能设备的通信网络，具有多节点、双向串行与数字式的特点，可结合PLC硬件I/O协议原则，对开关5点、气爪伸缩和旋转6点、按钮6点、气爪夹等20点予以科学使用，但线圈KM9点和电磁阀线圈8个，依据总线设计控制标准，结合单周、训传与手动等操作，对开关功能实施手动切换，以便在实际操作前，将其达至准确工作模式。

第四，软件设计。事先做好顺序图设计工作，即依据标准路线完成各项操作，以清晰性和逻辑性的特点，成为气动机械手控制PLC系统的常见设计导向。对于软件设计环节，其具体操作如下：由右至原点处，以左摆、气缸伸出、吸持体与回退、原位循环等过程，完成顺序功能图设计。但该项环节的进行，往往会存在执行故障、停电等不可控性操作，应结合手动操作的原理，对机械手工位进行手动安装并调整。待调至原始工位后，方可結合各项程序操作，对转换标志、连续标志实施界定区分。

3 PLC下气动机械手控制系统注意事项

于气动机械手系统执行阶段，其回转操作以气动阀控制，即YV1-2；机械手上下操作由YV3-4执行；夹紧、放松等操作则由YV5-6控制。同时，机械手控制系统，待工位准确后呈现的信号为：手臂左右旋到位，则为SQ2、SQ3；升降到位则为SQ4、SQ5。而在PLC技术控制下的机械手，其系统注意事项及动作标准如下：

机械手若处于原始工位，则可依据SQ1工作原理，保持按钮启动状态，待机械手松开后传送带执行运动操作，即其“手臂”呈现上升趋势；当手臂达至最高点时，SQ4开关信号发生变化，即上升命令停止向左旋转；以左旋限制点为基准，SQ2开关信号改变，致使机械手运行状态由左旋转变为下降；直至下降至下限位置，确保传送带处于启动状态，待机械手至工件规定位置后，采用机械手对工件予以抓紧，完成逆向循环操作。

4 结束语

总而言之，PLC技术、气动机械手系统间协调设计，不仅是现代社会的衍生物，还是科技发展的“结晶”。以时代性的特点，在社会发展、生活进步等领域具有显著作用。而在此过程中，PLC技术与气动机械手控制间的融合，是以PLC技术应用性优势、自身性能为基准，待切实机械手控制目标后，强化其控制系统实际操作精准度和安全性效能，从而降低机械手执行事故的发生概率。

参考文献

[1]唐跃嘉.PLC基础下气动机械手控制系统的设计研究[J].山东工业技术，2017（4）：39-39.

[2]陈兆阳，卢建设.PLC技术下的气动机械手控制系统研究[J].科技创新与应用，2013（32）：22-22.

[3]夏平.关于PLC的气动机械手控制系统设计[J].化工管理，2015（36）：127-128.