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PLC控制机械手在生产自动化中的应用

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PLC控制机械手在生产自动化中的应用
作者：董林 刘君奇
来源：《环球市场》2017年第13期
        摘要：机械手在自动化控制领域中具有里程碑意义，是利用程序控制机械手臂，在空间范围内对物体进行抓、放、搬运等操作，这能提升生产的效率，也能避免在进行危险工序操作时造成的人员伤害。本文主要是介绍PLC控制下的机械手应用要点，旨在让机械手的应用效果更佳。
        关键词：PLC控制；机械手；生产自动化；应用
        科学技术的进步和发展，让工业生产逐步走向智能化和自动化。随着自动化的发展，特别是生产期间，单机或者组合机床使用机械手辅助工作，完成对应工序是常见的。故此，机械手的控制已经成为影响生产质量、效率的关键要素，所有的技术人员都要加以注意，并在工作中总结经验，以期提升生产效率。
        一、机械手的概述
        机械手主要是以人手臂为原型，然后通过编程设置机械手的固定动作，机械手在施工期间能通过各个零部件间的配合实现抓取、搬运等动作，是一种能进行自动化操作的设备。早期的机器人多为机械手机器人，关于机械手的研发，能让人从繁重的劳动中解放出来，特别是在生产强度较高的情况下，机械手不但能实现自动化生产，也能在较大程度上让工作人员的安全得以保障。使用机械手不仅能带来生产能力的提高，也能让其应用的自动化程度得到发展，工作期间人员安全得到保障，所以当前机械手在各个领域内都能得到切实的应用。
        根据当前的状况能够获悉，使用PLC或者继电器控制，能让机械手的控制方式得以强化。现在继电控制中由于故障率偏大，所以消耗的功率也很大，在控制方式略显死板的情况下，传统的继电器控制方式已经被淘汰；目前在只能推行优势化控制，微机控制使用的比较多，这就使整个控制出现抗干扰能力差的局面，后期维修会产生困难，所以采用PLC控制的多为高新技术或者电子行业。
        目前提及的PLC控制，多是以PLC为依托，将计算机、自动控制和通信技术三者融为一体。由于自动控制系统之间要相互通用，所以结构就偏于简单，编程过程也耗时较短，这就能集中体现出PLC的优势，且其优势能保证性能的良好和可靠，同时由于抗干扰能力较强，所以维修期间能做到方便和快捷，在大的背景环境下，选用机械手操作是最具效果的。
        二、PLC机械手在自动化应用过程中的具体应用
        （一）控制需求分析
        机械手主要控制是受到单线圈的电磁阀控制，特别是抓取和放松动作执行期间，就要考虑如何运用气缸控制电磁阀，原因是机械手是借助于气缸驱动完成动作的。线圈放电的时候，机械手会自动做抓取动作，但当线圈断电的时候，机械手会放松下来。但在操作期间，为保障安全就要所有工序有序开展，一项工序完成后，才能开展下一项工序。另外，工作期间为能让机械手的工作开从始至终，所有动作的顺利完成，就要控制好限位开关和电磁阀，这是确保生产安全的关键点，能让生产的安全性得到切实保障。机械手设置，多是通过指示灯显示手动控制或自动控制，设置对应控制模式的时候，要结合具体的工序，分析该工序应该实现的动作，最终让控制工作能科学和合理的进行。
        （二）确定初始位置
        确定初始位置，能让设备做好对应的系统限定，让控制系统设定好初始位置，若两者能契合可以直接进行操作，但若两者有偏差，能通过控制得到妥善的调整，这样就能确保操作的安全性能，其中初始位置的确定对机电发展而言有着极为重要的影响。位置确定就汽车离合为例，汽车在发动的时候，离合应该处于“空挡”或者“离开”的位置上，这就能被看成是处于默认的初始位置，若离合没有在此位置之上，就极易出现威胁驾驶员安全的事故的意外。选择此位置为初始位置，是由于气缸活塞若暴露到空气表层，在与空气接触期间出现腐蚀后，气缸的气密性会受到影响，设备很难正常运行。
        （三）系统软硬件设计
        1.硬件设计。一般情况下，工业生产中为了实现大批量的高效生产，都会尽可能的采用自动化生产模式。在这种模式中机械手的应用非常广泛。机械手的控制系统在处理输入信号和输出型号时需要结合PLC的逻辑规则，通过I/O节点的使用和预留来实现系统能够在正常工作的情况下，预留出可供进一步扩展的节点。因此，在选择合适型号的PLC时需要考虑性能和价格，以及控制系统的实际性能需求。
        2.软件设计。在设计软件时要参考系统的实际要求，确保软件的设计工作能够切实满足系统需求。控制系统可能会存在自动和手动这两种操作形式并存的状况。因此在设计时需要针对这两种操作模式进行分别设计，避免两种模式的应用产生冲突。譬如可以对两种使用模式进行分别设计，在程序检测合格后将其变成独立的两个模块分别安装与操作系统。
        （四）程序中需要考虑的问题
        在进行程序编写工作时需要考虑到机械手的使用安全性、简洁操作性以及操作的有效性。在实际工作中，编写控制程序时应当将程序的安全性放在第一位进行考虑，安全是生产环节中必须确保的项目。一旦控制系统所使用的程序在安全性上发生了问题，那么整个程序都将作废，其所造成的损失也是难以估量的。其次应该考虑设备在运行过程中是否能够拥有满足需要的效率，效率越高所能完成的工作也就越多。最后要考虑的是设备的便捷操作，便捷操作虽然能够带来优秀的人机互动，但是相对于安全和生产效率来说，人的体验感是可以做出让步的。
        （五）应用PlC的好处
        在对机械手的运行程序进行设计和编写的过程当中，采用PLC设备可以非常有效的提高系统在操作过程中的安全性和可靠性。同时，应用PLC的机械手可以在一定程度上减小本身体积，使应用的过程中能够为生产场地节约更大的面积，对于生产单位来说，更大的生产面积对于生产平面的布置有很大的好处，可以加装更多的相关设备或者机械手用于生产。另外，加装PLC也可以提高机械手在生产过程当中的精准性。
        结束语：
        企业发展期间若能使用PLC控制机械手，能在整个自动化生产期间让设备生产效率增加，同时也能减少设备的故障率，减轻人员工作负担，使人员从繁重的体力劳动中解放出来，生产能顺利开展。所以要求设计人员应重视系统的设计和管理，最终发挥出PLC的系统化的作用。
        参考文献：
        [1]张应金.自动化生产中PLC控制机械手的应用探析？[J].自动化博览.2015（06）：14-15
        [2]丛明；？刘冬；？杜宇；？孙强.PLC伺服控制在太阳能电池组件搬运机械手中的应用？[J].组合机床与自动化加工技术.2016（11）：12-13
        [3]张劲.PLC控制机械手在现代自动化生产中的有效应用探析？[J].机械制造与自动化.2014（01）：12-13

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