PLC控制的机械手及应用研究

PLC控制的机械手及应用研究

秦世勇

深圳市大族电机科技有限公司广东深圳518000

摘要：社会经济的进一步发展以及科技技术的日新月异，使得自动化和机械化生产模式日渐被人们重视并得到广泛应用。诸如无人车间和无人流失线等完全自动化的生产模式已经开始崭露头角。可以说，数字化几乎已经完全笼罩了当前人类所有的活动区域。机械手作为21世纪全新的自动化控制技术，将其和PLC可编程控制器结合在一起使用，更是人类智慧和高新技术的产物，也必将成为科研工作者的重点研究对象。自动型生产模式的重点在于：将机械化代替人工化，减少人工操作时存在的意外伤害，并提升工作效率，提高产品质量。因此文章在简要概述机械手以及PLC可编程控制器的基本原理和优势的基础上，就PLC控制的机械手在自动化生产中的应用进行详述，以供参考。

关键词：PLC；机械手；应用

随着科学技术的不断进步，工业生产逐渐开始步入自动化、智能化的时代，自动化生产成为当前工业生产发展中的必然趋势。在工业自动化生产中，无论是单机还是组合机床，在对部分工序进行处理时，都会用到机械手来辅助完成。因此，对于机械手的控制也就成为影响生产质量的质量和效率的关键因素，需要相关技术人员的重视。如今，基于PLC工业机械手的控制系统，还具有成本低、高效等优点，相信在今后的改革和创新中，还可以提高该系统的通用性。

一、机械手概述

机械手，是指能够模仿人类手臂的某些功能动作，可以按照预先设置好的固定程度，对工件进行抓取、搬运，或者对工具进行操作的自动操作装置。机械手可以说是最早的工业机器人，可以代替人工进行繁重或者重复的劳动，不仅可以提高生产效率，实现生产的自动化和机械化，还可以有效保护工作人员的人身安全，因此，在机械制造、冶金、电子等多个领域和部门得到了广泛应用。机械手在自动化生产中的优势是十分明显的，首先，可以部分代替人工操作，从而减省人工成本，提高生产效率；其次，可以按照设定好的程序，实现对于部件的传输和装卸，永不疲惫而且精准度高，一般不容易出现误差，相比于人工操作更加精确；然后，可以提升产品的质量，提高企业的经济效益。应用机械手进行生产，由于精准度较高，不会受环境因素和情绪因素的影响，可以切实保证产品的质量，从而提升企业的市场竞争力；最后，安全性好，对于一些危险性较大的工序进行施工时，由于不需要进行人工操作，因此可以有效保障人员安全，减少意外事物的发生。

就目前来看，机械手的控制方式主要包括PLC控制、继电器控制以及微机控制。其中，继电器控制自身存在较高的故障率，功率消耗大且控制方式死板，因此已经逐渐被淘汰；微机控制虽然在智能控制方面存在较大的优势，但是自身抗干扰能力差，系统设计复杂且维修困难，一般只用于部分高新技术行业或者电子行业；而PLC控制，主要是以PLC（可编程逻辑控制器）为依托，集成了计算机技术、自动控制技术以及现代通信技术，属于一种通用的自动控制系统，不仅结构简单，编程容易，而且具有优越的性能和良好的可靠性，同时抗干扰能力强，维修方便，是目前机械手控制中应用最为广泛的一种控制方式。

二、PLC的概念及其应用

PLC这种可编程控制器的操作优势主要在于其操作简单、结构明了，而且在日后维护过程中也只需要简单的维护。正是由于这些优势，使得这一类型的控制器在众多控制器中脱颖而出。PLC很大程度上减轻了企业工厂员工的工作负荷，而且它在工作过程中尽可能地配合流水线的流程，尽可能减少外来不可控因素对它的干扰。PLC这类控制器在工业机械自动化的生产线中主要起搬运原材料、对原材料进行安装等等相对简单的工作，但这类工作较为强调工作的精准度，因此在程序的设计上也要保证万无一失。

三、PLC控制的工业机械手在自动化生产线中的应用

PLC控制器在工业机械手中的应用主要是结合控制器自身的功能性，配合企业流水线的流程进行工作。在自动化的生产线中控制器的作用主要是其指挥作用，控制整个流程。使企业工厂的每个生产环节井然有序。自动化的机械设备有高效、低成本的优势，因此被广大企业工厂广泛运用。随着科技的不断发展，机械自动化技术不段向前进步。机械自动化设备的生产也不断向环保化、人性化、多功能化、模块化、数字化靠拢。

（一）工业机械手的工作原理

PLC控制的工业机械手的运转系统实际是一个无限循环的过程。其起点一般是机械手的左高位。机械手在左高位开始运转后会先出现下降这样的动作，在下降到具体工件位置后系统会自动停止，然后将具体工件夹紧，最后搬运到具体要操作的流水线位置。机械手在夹紧工件后会向右偏移，移动到具体设定的位置之后再继续下降，然后将工件放到原先设定好的位置上。以上就是机械手完成了一次循环，一般的机械手就是完成这样简单的搬运工作，无限的循环，使得整个流水线的工作有条不紊地进行。虽然工业机械手的工作流程相对而说比较简单，但其工作量是十分巨大的，因此对于设备的质量来说也是十分重大的考验。

（二）系统的软硬件设计

正常的电子设备比如电脑、手机都需要软件和硬件相互作用，来执行人类输入的程序。而机械手系统的操作系统也类似。由PLC控制的工业机械手上，硬件设计主要需要注意的是地址的输入和输出的分配，更为重要的是要合理分配PLC外围接线的位置，还需要运用合理的接线方法。而在软件的设计上，需要特别注意程序的可行性和顺畅性，以保证机械手在工作过程中的自如，尽最大可能减少意外发生。设计人员也应当事先考虑好设备在运行过程中会发生的意外，及时准备好解决措施，以免不时之需。总之机械化自动化设备的出现时为了利人利己，既然如此我们就应当根据现在的实际情况不断完善、不断发展。

（三）机械手在应用中的维护

所有的机械化设备判断其好坏的根本因素，就是其在运行过程中的顺畅度和灵敏度。而PLC控制器的机械手，主要还是要工作人员的指挥操作，再按下开关，机械设备进行工作的那一刻，就要保证控制器良好的灵敏度。机械动作完成的好坏，很大程度上与控制器的位置相关。所以设计师在设计时就应当把这一因素考虑进去。由于PLC控制的工业机械手的运转系统实际是一个无限循环的过程。所以，一旦在运行过程中的某一环节出现问题，设备应当具备自动停止功能，以免影响后续流程的进行。然后及时通知相关人员及时抢修，在日常使用过程中，相关工作人员应当做好设备的维护工作。定期排查设备的潜在问题，准备好特殊状况的应对措施。以防止设备一旦出现问题时，因无法及时解决，而耽误企业的工作进度，造成不必要的损失。

综上所述，虽然现在机械自动化设备已经大范围运用于企业工厂中产品的生产，但是机械自动化设备的创新和改革是不容忽视的。在当今社会上，不进步就是退步这是生存规律。目前，我国的PLC控制的机械手在企业工厂中所起到的还只是简单的安装、搬运工作。今后的科研之路还很长，PLC控制的机械手的发展前景还很大。我国的机械化设备想要在世界范围内立足还需要更大的创新，将机械设备往更精细、更多功能、成本更低这些方面去努力。在提升工作效率的前提下，更加提升产品的质量。生产力固然重要，但是对于企业来说产品的质量代表着一家企业的工作能力。实现机械自动化创新和改革，往更好的方面发展是我们现在的第一努力方向。

参考文献

[1]王宇.PLC控制机械手在现代自动化生产中的有效应用探析[J].科技与创新，2015（09）

[2]自动化领域的“辽宁舰”——和利时PLC进驻新浪微博[J].国内外机电一体化技术，2013（05）