生产自动化领域PLC控制机械手的有效使用

宁振

（湖南工业职业技术学院，湖南长沙，410000）

机械手在工业生产中起着极为关键的作用，不仅可以提高生产的效率，保障企业的正常运行，而且还可以取代人力生产，促进经济的发展[1]，同时，人们对机械手的发明与应用提出了更高的要求和标准。工业生产要想顺应时代发展的潮流，就要不断提高机械手系统的安全性和科学性。近些年，科学技术不断的发展，使传统的机械手控制系统已经无法满足实际发展的需求，严重影响了系统的安全性和稳定性。有研究表明，将PLC进行合理化的应用，可以在一定程度上提高机械手的应用效果，促进工业的稳固发展。

1 机械手的PLC控制系统设计

1.1 设计要求

其机械手的工作位置共有5个，分别为：A1、A2、A3、A4、A5，在开展工作的过程中，主要是从A1开始进行启动，传送到A2的位置上之后进行等待，等到收到传感器的信息之后，再开始对产品进行夹持，夹持产品只需要采用2秒，等到2秒之后，其产品就可以直接向上进行运行，上升到原点之后对其发出准确的检测命令，然后等到检测结果。其控制流程的具体情况见图1[2]。

通过对检测结果进行分析，根据其分析结果选择不同的方式进行操作：

（1）如果收到“产品检验不合格”的信号，则就需要运动在A3的位置上，并将检测结果不合格的产品放在相应的传送带上，在2秒之后，可以保障机械手彻底的松开，松开之后，在直接传送到A1的位置上，以此进行下一个周期工作的循环[3]。

（2）如果所受到的信号是“产品检验合格”，则就需要运动在A4的位置上，之后再运动在A5的位置上，并将检测结果合格的产品放在相应的传送带上，然后在将产品向上饭后，返回的位置要在A4处，在2秒之后再返回到A1处，以此进行下一个周期工作的循环[4]。

（3）如果在按动控制面板上的停止按键时，就说明要求机械手马上停止工作，如果在按动停止键的时候，机械手处在的位置是在A1时 也要立刻工作，只有按“启动”键的时候，机械手才可以继续开始工作；如果所处的位置不再A1上，而是在剩下的A2-A5的位置上，那么一旦受到停止的信号，也要停止工作，取消停止键时，将可以继续工作。

图1 控制流程图

1.2 PLC选型

SIMATICS7-200PLC它与其他的不同，它不仅具有非常强大的性能，而且其自身的结构也非常的紧凑，他可以存储大量的信息，在加上它的操作的顺序和过程的控制度都非常的快，具有非同寻常的安全性和稳定性，所以在工业生产过程中得以广泛的应用，并取得了良好的成绩。根据其控制的实际要求来看，选用西门子S7-200系列的PLC可以有效提高生产的效率，其主机的规格要选择CPU226，24入/16出。输入的电压和输出的电压都要严格妖气，其输入的电压要设置为AC220V，其输出的电压要设置为DC24V[5]。除此之外，在实际操作的过程中，还要经过多次的研究和分析，采用基本RS-485串行通信的网络控制方案，该方案它在实施的过程中，主要凸显的优势是，每一个工作的单元都可以由一台独立的PLC承担其各自的控制任务，各PLC之间可以直接通过利用RS-485串行通信的作用，从而在一定程度上实现互连的分布式控制方式，从而组建一个构造比较小的PLC网络。通过采用PLC网络，不仅可以实现现代化的自动生产线的机械手控制，而且还可以在一定程度上提高工业生产的工作效率和自动化的程度。

1.3 I/0分配表

根据上述的控制要求，以及相关的控制功能要求可见，PLC在实施的过程中需要有以下的输出端，其中主要包括：控制机械手的4个输出端：上行、下行、左行、右行，控制机械手的2个输出端：抓住、放开，发出检验命令的输出端，其中一定有7个输出端子。PLC的输入端共计11个输入端：其中主要有6个限位开关：A0、A1、A2、A3、A4、A5处，其合格输入端1个，不合格输入端1个，检测带上检测到有产品1个输入端，停止开关1个，启动开关1。所以，在选择使用PLC的时候，一定要根据实际化的标准进行选择，其主机的规格要选择CPU26的S7-200系列的PLC，其输入要为24点，输出为16点，只有达到以上标准，才可以在一定程度上满足其实际的需求。另外，在I/O分配表中，A1的上行处有一限位开关，即为A0，具体数据见表1。

表1 I/0分配表

2 PLC程序设计

2.1 程序的总体结构

如图2所示，可以将工序划分为主要四个部分：公用程序、自动程序、手动程序和回原位程序分，其中对于自动程序来讲，它主要包括三个程序：单步、单周期和连续工作的，主要是因为他们在操作的过程中，都是按照同一个方向进行和顺序进行实施的，所以为了更加简单的操作，可以将这些程序都编程在一起。对于这个梯形图来讲，在梯形图中所使用的指令是跳转指令，通过他自身的优势可以使其他的程序不会出现同时执行的情况。假设如果选择了“手动”方式，则X0 为 ON、X1 为 OFF，这个时候PLC 在执行完公用程序之后，就可以直接跳过自动程序，直接达到P0 处，由于X0 常闭触点处于一个断开的状态，因此，要根据其实际情况采用“手动程序”的方式进行执行，执行到 P1位置时，由于X1常闭触点处于一个闭合的状态，所以在这种情况下，又要将其跳过，直接回到原位的程序中直接达到 P2的位置上；假设选择采用分“回原位”的方式进行操作，则X0 为 OFF、X1 为ON，直接跳过自动和手动两种程序，可以直接执行回到原来的程序上；如果是假设选择“单步”的方式，或者是“单周期”、“连续”的方式，则 X0、X1 要为OFF，在这个情况下，就可以直接执行完成自动程序之后，在直接跳过剩下两种程序：手动程序、回原位程序。

图2 机械手系统PLC梯形图的总体结构

2.2 各部分程序的设计

2.2.1 手动程序

对于手动程序来讲，在进行手动工作的时候，可以采用X14～X21对应的6个按钮控制机械手的上升、下降、左行、右行、松开和夹紧。为了使该系统可以在安全的状态下进行运行，就要对手动程序进行合理化的设置，在一般的情况下，可以设置一些必要的联锁。例如最为常见的的安全运行，在手动程序中设置了一些必要的联锁，例如常见的上升与下降之间、左行与右行之间的互锁；上升、下降等限位；上限位开关 X10的常开触点与控制左、右行的Y2和Y3的线圈进行串联，可以使机械手直接上升到最高的位置上，之后在对其进行左右的移动，避免在最低的位置上出现碰撞的现象。

2.2.2 自动程序

如果假设选择的方式是单周期工作方式，此时X3为ON， X1和X2的常闭触点闭合，M2为ON，他们直接可以进行有效的转换。在最初的时候，如果按下起动按钮X5，在M11的电路中，M1O、X5、M2 的常开触点和 X12的常闭触点都可以进行有效的接通，使M11为ON，系统则执行下降步，则Y1 为ON，机械手则下降；同时TO得电，在2秒之后，TO的定时一到，可以直接接通常开触点，使系统逐渐上升。系统就是这样开展工作，当机械手在步M18 返回最左边的时候，X4提示为ON，因为，在这个情况下，不是连续工作方式， M1如果是处于OFF的状态，则转换条件为系统可以直接返回，并直接停留在最初的位置上，即M10。

3 结束语

综上所述，要想使机械手控制系统在安全、稳定的状态下运行，就要不断提高工作人员的应用技术水平，并对机械手进行合理化的应用，使机械手系统可以顺应时代发展的潮流，逐渐向智能化、标准化的方向发展，逐渐提高工业生产的工作效率，使工业生产可以获得更多的经济效益。