基于西门子PLC技术的机械手控制系统设计

基于西门子PLC技术的机械手控制系统设计

彭一航

TheDesignofManipulatorControlSystemBasedonSiemensPLCTechnology

彭一航PENGYi-hang（佛山职业技术学院机电工程系，佛山528317）（DepartmentofElectricalandMechanicalEngineering，FoshanPolytechnic，Foshan528317，China）

摘要院气动机械手具有结构简单，定位精度高，价格低廉等特点，逐渐被越来越多的企业所使用。本文根据公司传统生产线需人工进行物料抓取的现状，设计一种由可编程控制器控制、用气缸驱动的机械手来实现生产线的自动化生产。在设计过程中，重点介绍了机械手的气动装置和PLC控制系统的设计。

Abstract:Pneumaticmanipulatorhastheadvantagesofsimplestructure,highprecision,lowpriceandothercharacteristics,andhasbeenusedbymoreandmoreenterprises.Accordingtothepresentsituationthattraditionalproductionlineneedsartificialmaterialhandling,aprogrammablecontrollerisdesigned,whichusesacylindertodrivethemanipulatortorealizeautomaticproduction.Inthedesignprocess,thepapermainlyintroducesthedesignofpneumaticmanipulatordeviceandPLCcontrolsystem.

关键词院机械手；气缸；PLCKeywords:manipulator；cylinder；PLC中图分类号院TP241文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）21-0051-020

引言机械手在机械制造业中应用较多，发展也快。目前主要用于自动化生产线、机床、焊接以及注塑模具的产品抓取等，它依照设计的作业程序完成规定的操作。同时，随着电子技术的飞速发展，机械手的小型化，微型化的实现，使机械手的应用领域逐渐扩展到机器人、电子信息及生物技术等高端产业。

PLC技术作为一项发展较为成熟的控制技术，在自动化控制领域应用广泛，其具有体积小、功能完善、适应性强、易于编程及可靠性高等优点；气动技术是以空气为介质，并将其作为动力源驱动执行元件完成一定的运动规律的应用技术，其具有易控制、污染小等优点，在工业生产中应用十分广泛。本文根据某公司的生产线物料抓取人需人工的现状，进行自动抓取机械手设计，重点围绕气动装置及PLC控制程序设计进行介绍。

1气动机械手的工作原理

1.1主要组成与功能机械手搬运单元主要由气动手爪、导杆气缸、旋转气缸、电磁阀等组成，如图1所示。在生产过程中主要完成下列动作：当物料经皮带运送到抓取位置时，气动机械手手臂下降，气动手爪夹紧物料，然后机械手手臂上升，并旋转到物料箱上方指定位，机械手手臂下降，气动手爪释放将物料放入物料箱内，最后机械手手臂上升，同时旋转返回原位，等待下一个物料，重复上面的动作。其中：淤磁性传感器：用于气缸的位置检测，当检测到气缸准确到位后将给PLC传送一个到位信号。于气动手爪：该机构配合使用磁性传感器，由单向电控气动阀控制其完成物料的夹紧与放松两动作。盂导杆气缸：完成带动气动手爪的上升和下降，其上限位与下限位由磁性传感器感应发送给PLC一信号，进而控制单向电控气动阀来执行导杆气缸运行的上下位置；榆旋转气缸：控制机械手的旋转，由单向电控气动阀控制。

1.2机械手的工作过程工作开始时，先按下“复位”按钮，机械手开始复位到初始位置，等待响应。在传送带将物料运行到位时，机械手开始工作，此时导杆气缸驱动机械手下降，运行到下限位，2s后机械手抓紧物料，夹紧后机械手上升，同时3s后旋转气缸将机械手旋转到物料箱指定位置的上方，旋转到位后，等待2s下降，下降到位后机械手松开物料，完全放开后机械手上升，上升到位后，旋转气缸驱动机械手旋转到初始位置，为下一物料的抓取做准备。

2气动装置设计本单元的机械手的搬运动作选择通过气缸进行驱动，因此可以将气缸的气动控制回路作为本单元的执行机构，然后通过PLC实现其机构的逻辑控制功能。气缸的正确运动推动物料到达相应的位置，只要交换进、出气的方向（由单控电磁阀实现）就能改变气缸的伸出、缩回运动，气缸两侧的磁性开关用于检测气缸是否已经运动到位。如图2为气缸气动控制回路示意图。手爪作为抓取物料的执行机构，其动作由单控电磁阀控制。当电磁阀得电，气动手爪夹紧；当单控气阀断电后气动手爪张开。

最后根据生产线的控制要求及I/O地址分配表完成PLC控制机械手运行程序的设计。

4总结通过将原生产线生产流程改为由PLC控制的气动机械手进行生产线的物料抓取，大大提高了公司的生产效率，同时大量生产工人的减少投入，降低了生产成本的投入，从而真正实现了生产线的自动化生产。

参考文献院[1]宋志峰.气动机械手控制系统设计[J].机电技术，2011（4）：120-121.[2]吕景泉.自动化生产线安装与调试[M].北京：中国铁道出版社,2008.[3]吴志敏，阳胜峰.西门子PLC与变频器、触摸屏综合应用教程[M].北京：中国电力出版社，2009作者简介院彭一航（1985-），男，山东菏泽人，硕士，教师，主要从事电气自动化方面的研究。