摘要：随着科学技术的飞速发展，社会生产过程中的自动化与机械化水平的不断提升，使得机械手在工业生产中的应用愈发普遍，而PLC（可编程逻辑控制器）是机械手自动化控制的重要途径，因而本文首先探讨了PLC与机械手的运用原理与应用优势，进而探讨PLC机械手在自动化生产中的应用方法。
关键词：PLC；机械手；自动化生产
工业生产中，机械手的发明与合理应用大大提高了工业生产的机械化与自动化水平，也在很大程度上取代了人力生产，并且逐渐成为现代化工业生产工作中极为重要的组成部分，在这个过程中，传统机械手控制系统存在的可靠性、安全性与稳定性问题逐渐浮现出来，PLC逐渐在机械手的应用与控制中发挥了重要作用，并且进一步提高了机械手在工业生产中的应用效果。
1 PLC机械手的相关论述
1.1 PLC的运行原理与应用优势
PLC又被称为可编程逻辑控制器，是一种电子控制系统，具体包含五个组成部分，即电源、中央处理单元、存储器、输入单元与输出单元。在PLC中央处理单元运行的过程中会不断收集各种控制信号，而存储器则可以用来编写内部存储程序，并执行动作指令，如定时控制、自行运算、数量计算、动作顺序与逻辑运算。通过执行指令与执行程序，可以实现对生产过程的有效控制。
PLC可编程逻辑控制器的优势在于通过开关控制来确保回路控制的连续性，能够进一步构成更加复杂的控制体系，进一步提高PLC控制机械手的使用性能，提高工业自动化生产的效率与质量。同时，PLC可编程逻辑控制器的使用优势在于便捷性与简单性，即便对于一个完全没有接触过电子设备与计算机的人来说，PLC可编程逻辑控制器也可以通过简单的旋钮或按键输入简单指令进行操作并完成动作。在使用过程中，PLC也具有体量小、体积小、便于安装、能源损耗小等各种优势，同时可以实现自我状态检测，诊断自身故障，以便于运维检修人员及时排除相关故障，确保PLC可编程逻辑控制器的使用效果。
1.2机械手的相关论述
机械手是指模仿人类手臂动作的机械设备，可以根据设定好的动作系统与程序系统，通过抓取、抓运与延伸等动作，实现工件的自动化控制。在工业生产中，机械手的运用在很大程度上取代了重复而繁重的人类劳动，相较于人类劳动，机械手的应用可以进一步提高工业生产的效率，减少人力资源与经济成本的投入，因而在自动化生产中是极具优势的。不知疲倦的机械手，在正常情况下并不会出现故障与误差问题，因而在工业生产中具有更高的精确性与稳定性，相较于容易受到外界因素与自身因素影响的人工操作来说，机械手在推广自动化大生产的过程中占有更大的优势。
2自动化生产中的应用PLC控制机械手
2.1 PLC机械手编程
PLC可编程逻辑控制器的控制工作包括以下流程：满足设备开启条件→通过检测元件确定工件的具体位置→机械手臂伸展抓取工件→机械手抓举工件上升或左右移动→机械手将工件放置于指定位置→机械手恢复至初始位置。如此循环往复，以实现自动化生产，减少人力资源在工件加工与生产过程中的应用[1]。
在这个过程中，需要根据自动化生产的实际需要，根据所设计的动作控制流程进行PLC可编程控制器的型号与电器元件的选择，进而确定PLC可编程控制器的使用功能，以及可编程控制器的输入输出点位置与数量，并以之为基础进行PLC程序设计。通常来说，在进行自动化生产过程中，PLC控制机械手的控制系统包括21个控制信号。其中，13个信号为输入信号，8个信号为输出信号，输入信号包括设备手动控制与自动控制选择旋钮、设备启停按钮、检测PLC机械手纵横臂正负X/Y轴、确定工件具体位置的信号、在进行机械手工件抓取过程中的压力继电器、转盘旋转运动信号。输出信号包括对气缸动作的控制以及对电机运行的控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2分析控制需求
机械手的运行是在PLC可编程逻辑控制器控制下，以气缸作为驱动力的，气缸则受到电磁阀的控制，机械手在单线圈的两位置电磁阀的控制下执行抓取与放松命令，一旦该单线圈通电，则机械手可以执行抓取动作，单线圈断电，机械手则执行放松命令。出于保障安全的考量，需要确保机械手的动作只有在完成单一动作之后，才能够进行另一动作。另外，在自动化生产中，机械手的位置必须在完成一次任务之后回到原点，才能够保证下一次任务能够正常开展，可以通过限位开关与电磁阀来控制机械手回到原位。机械手的控制系统包含自动与手动两种模式，机械手的动作指示灯会显示机械手的运动状态。在设计机械手的PLC控制程序时，应当结合实际需要的自动化生产机械手控制与运动流程，准确分析机械手的控制需求，以确保对机械手进行控制的精准性与合理性。
2.3确定初始位置
机电设备的运行过程中，十分看重初始位置的作用。对于机电设备来说，初始位置能够起到有效的限制作用，通过初始位置与控制位置之间的对比，控制系统才能够确定对设备进行精准控制，设备的运行与生产才能保证其安全性。例如，手动挡汽车的离合器在汽车启动时，必须保证离合器的位置在空挡位置，也就是离合器的初始位置，否则会引发安全问题。同理，对于机械手来说，在完成一次任务之后，也必须回到初始位置。
机械手的初始位置不一定要在固定位置，也可以由控制人员自行设定，但是需要注意的是，初始位置的机械手必须保证其气缸活塞在缩回的状态，使机械手在正常的停止状态，以确保机械手执行下一次指令时能够正常运行。机械手初始位置的选择，以及活塞状态的确定，是由于机电设备处于停止状态时，如果活塞伸出，则有可能由于外部温度、湿度与氧气的作用下，活塞杆产生氧化腐蚀问题，影响气缸的气密性，导致设备无法正常运行[2]。
2.4输入与输出设备的选择
机械手信号输入设备与输出设备的选择，应当结合自动化生产与设备使用的实际需求，在全面分析生产环境与设备应用情况的基础上，保证控制系统能够充分发挥其控制功能。通常来说，机械手控制系统的输入信号需要包括不同控制模式的转换信号、设备启动与停止的控制信号、动作执行的控制信号、元件位置的检测信号、机械手运行范围的控制信号等。信号输出系统则包括电磁阀的升降与左右移动、电磁阀夹紧等能够通过信号进行驱动的元件。
2.5控制系统软硬件设计
自动化生产过程中，PLC机械手控制系统所包含的输入与输出信号，与PLC控制系统对于输入/输出信号I/O节点的控制需求，需要PLC机械手控制系统保留移动的I/O节点，以确保机械手可以灵活控制与调整。在设计控制系统的过程中，对于PLC可编程逻辑控制器的选择，需要结合输入/输出点数、存储器容量、控制功能等各种因素进行综合考量，合理选择PLC可编程逻辑控制器，要求具有合理的结构形式与安装方式，能够满足工业自动化生产的功能要求与相应的速度要求，并且在这个过程中尽量确保控制机型的统一。因此，可以根据实际需要，考虑统一选用松下FP1-C56或欧姆龙CP1等。在选择PLC可编程逻辑控制器的过程中，应当尽量在保证性能与使用效果的前提下，选择价格较低的硬件，以确保工业自动化生产的经济性。
在设计软件系统时，同样需要与工业自动化生产的实际需要相互结合，切实考量软件系统使用的实际效果。PLC控制机械手的控制，包括自动与手动两种模式，因此在设计控制软件时，需要对两种控制系统加以区别考量，以避免两种控制模式相互影响、相互干扰，确保每一种控制模式的独立运行与安全运行[3]。
结束语
在自动化生产过程中，对于PLC机械手的合理控制与应用，应当着重分析自动化生产的实际需求与工作环境，注意对机械手运行初始位置的把握，并合理设计PLC的软硬件系统，以更好地起到PLC机械手的自动化控制作用。
参考文献
[1]李杰.自动化生产中PLC控制机械手的应用探析[J].企业技术开发,2013,32(Z2):115-116.
[2]王林.PLC控制机械手在自动化生产中的应用[J].科技创新导报,2013(23):43-44.
[3]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(9):134-135.
论文作者:杨薛辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/29
标签：机械手论文; 可编程论文; 信号论文; 位置论文; 控制系统论文; 过程中论文; 动作论文; 《基层建设》2019年第21期论文;