教学型机械手PLC控制系统的设计

席 丹

（广州市工贸技师学院，广东 广州 510000）

0 引言

在现代工业快速发展的背景下，自动化技术得到不断优化与完善，但生产工况也逐渐朝着更加恶劣方向发展，这对工人有着更高要求，需要工人能够严格按照相应环节与流程进行操作，才能避免危险事故的发生。在此背景下，教学型机械手PLC控制系统，可以为工人工作提供更多便利，创造更加安全工作环境。所以，本文针对教学型机械手PLC控制系统的设计进行研究。

1 设计整体方案

在教学型机械手PLC控制系统设计中，想要实现对S7-1200的控制，可以利用教学型机器人上位机WinCC、按钮或者限位开关实现控制。接着利用S7-1200控制X轴或Y轴的伺服电动机，或者Z轴直流电机，将机械手臂从原点移动到制定平面点中，实现准确定位，这样各项工作都可以准确完成。整个教学型机械手PLC控制系统由不同部分构成，如中间继电器、限位开关、指示灯等。在实际系统设计过程中，设计人员要结合实际情况，设计出系统方案。设计工作严格按照设计方案展开，可以确保设计的科学性与合理性，为后续教学型机械手PLC控制系统的应用打下良好基础。

2 硬件电路设计分析

从教学型机械手的工作流程中不难看出，其工作原理主要是外部交流电（220 V）进入L1中，为设备的安全稳定运行打下良好基础。QF1属于总设备断路器，实现对整台设备电流的通断。FU1属于总熔断器，可以将自身过流保护作用充分发挥出来。QF2主要是在主电路断路器中，实现对伺服1、伺服2以及电机3电流的通断。A1属于直流电源，可以将220 V交流电转化为48 V直流电，这样可以为伺服驱动1、伺服驱动以及直流电机M3的使用提供保障。A2属于伺服1驱动，可以实现对X轴电机的驱动[1]。M1属于X轴的电机，可以确保机械手能够水平运动。在实际硬件电路设计中包含许多不同内容，为使得设计的科学性与合理性得到保障，设计人员要对实际情况有正确了解与认识。对各方面问题进行充分考虑，这样系统设计工作才能有序进行。

3 软件设计分析

在实际软件程序设计工作开展中，需要设计人员能够结合教学型机械手控制要求，以及动作流程进行。主程序流程图通常情况下要体现在程序下载、可编程逻辑控制器S7-1200中，对WinCC的参数进行合理设计，从而对工作方式进行选择，一般情况下有两种工作方式，分别是自动工作方式与手动工作方式[2]。当机械手臂达到特定点之后，会完成上升操作、下降操作、夹紧操作以及松开操作等。实现对不同动作的快速响应，确保抓取位置的准确性。

4 监控画面设计分析

要重新建立WinCC项目，并开启WinCC项目管理器，在新建项目中，要选定单用户项目。然后对项目类型进行选择，并构建项目窗口，选定文件夹，并对文件名进行设定，最终完成创建。在完成WinCC项目新建后，要初始到WinCC画面中。在WinCC项目管理器中，包含变量管理，要寻找到这一变量管理。点击鼠标右键后会弹出菜单，并选择打开选项。在打开变量管理器后，会出现初始画面[3]。继续点击变量管理，点击右键并选择新建驱动，选择S7-1500 Channel。并点击OMS+，点击鼠标右键新建成连接，之后在新建的连接上，单击右键选择连接参数。在得到初始连接参数之后，要对其进行更改。与此同时，要讲PLC仿真启动，对PLC程序以及PLC数据进行下载。将WinCC激活，并在变量管理中寻找连接，并点击右键，在AS符号中会有从AS中读取，选择这一项目，这样变量的读取会在PLC中进行。在完成变量读取后，对WinCC中需要使用的变量进行勾选，勾选完成后，将其保存到项目文件夹当中。促使变量管理以及通信定义能够更好地完成，从而获得组态后画面。

5 明确机械手工作过程

机械手主要负责将工件从一个工作台中，搬运到另一个工作台中。机械手在工作期间，全部动作往往是由气缸驱动，在不同的场合中，操作方式也存在不同，一般情况下会将其分为两种方式：手动操作方式与自动操作方式。手动操作方式通常会被应用在安装调试，以及故障维修中，这样对于不同执行工作，可以通过按钮展开操作。这一问题，在设计工作开展中要充分考虑并分析。想要实现自动操作，要讲PLC控制器作为主要基体，事先要编写相应程序，按照程序进行自动控制，自动控制实际上还会被分为不同类型，比如连续自动操作、单周期自动操作。单周期自动操作在操作过程中包含许多不同动作，如上升动作、右转动作、左转动作以及下降工作等。

6 输入与输出端子点数

教学型机械手PLC控制系统在设计过程中，学院往往采用的是整体式S7-200CPU226式PLC，在此背景下，很多工作并不会同时出现，因此，只会占用可编程控制器中的两个输入点，并不是人们认为的占用4个输入点。在工作执行之前，需要对做工作台上是否存在工件进行判断，因此，在实际工件检测中，光电开关会对一个PLC输入点进行占用。机械手在左右转动过程中，左部限位开关与右部限位开关，会占用两个PLC输入点，启动按钮与停止按钮，同样也会占用2个PLC输入点。因此，在PLC中需要设置3个输入点，主要将其应用在不同工作方式的选择中。在手动控制方式中，有着4种不同加载方式，分别是前后方式、左右方式、上下方式以及夹松方式。基于此，需要在PLC中设置4个输入点，主要将输入点应用在加载方式的选择中。因为控制器需要输出用于控制不同动作的指令，比如，伸出动作指令、缩回动作指令、上升动作指令以及左转动作指令等，为使得此类动作与指令都可以得到满足。在教学型机械手PLC控制系统中，要确保8个输出量与14个输入量。

7 提升设计人员素养

在教学型机械手PLC控制系统设计期间，设计人员在其中发挥着不可替代的作用，如果设计人员能够具备较强专业能力与综合素质，那么设计工作的有序进行也将会得到保障。反之，如果设计人员设计能力不足，那么设计的科学性与合理性也会受到影响。基于此，要在最大程度上保证，设计人员能够具备更强的设计能力。为实现这一目的，在设计之前，要结合设计实际情况，对设计人员进行合理选择。还可以通过教育培训方式，促使设计人员能够对自身设计工作有正确认识。教育培训工作的展开要不定期进行，确保工作人员可以掌握设计工作中的注意事项，了解设计方案与设计设计内容，这样在设计工作开展中，严格按照相应方案进行即可。在此背景下，教学型机械手PLC控制系统设计的有效性也会得到保障，为后续生产工作打下良好基础。促使教学型机械手PLC控制系统在应用中，能够将自身优势与价值充分发挥出来，提升工作质量与工作效率。

8 结语

综上所述，为实现教学型机械手PLC控制系统设计工作的有序进行，需要设计人员能够具备较强专业能力，同时对各方面问题进行充分考虑与分析。确保系统设计合理性，这样才能在实际工作开展中，发挥出系统优势。在这一过程中，工作人员工作量会在一定程度上减少，同时减轻工作压力。也防止人工带来的错误与误差，使得各项工作都能够准确完成。在系统运行过程中，能够根据实际情况，发出正确指令。对于系统设计工作，需要有关部门以及工作人员能够给予更多重视与关注，为我国工业事业更好发展打下良好基础。