基于PLC和觸摸屏的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

郭子健

摘 要：隨著現(xiàn)代化科技技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，越來越多的現(xiàn)代化技術(shù)被不斷的應(yīng)用。氣動(dòng)機(jī)械手就是現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)當(dāng)中的重要組成部分，其是由機(jī)械、氣動(dòng)、PLC和觸摸屏等相應(yīng)的現(xiàn)代科技原件組成。機(jī)械設(shè)定和程序制定的過程中有著嚴(yán)格的邏輯順序，并且在實(shí)際運(yùn)行和使用過程中有著較高的穩(wěn)定性。本文針對基于PLC和觸摸屏的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。

關(guān)鍵詞：PLC和觸摸屏；氣動(dòng)機(jī)械手；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)程度的提升，機(jī)械設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中已經(jīng)占據(jù)大部分的生產(chǎn)工作內(nèi)容，在減少了人員開支的同時(shí)也極大的提升了生產(chǎn)工作的效率，促進(jìn)我國工業(yè)的發(fā)展。隨著近年來的科技水平的提升，氣動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展得到了迅速的發(fā)展，使得工業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)化的水平進(jìn)一步提升。下面我們對PLC和觸摸屏下的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 機(jī)械手控制功能需求分析

機(jī)械手在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用，有效的提升了工作的效率。同時(shí)機(jī)械手在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用主要功能是將生產(chǎn)線上的零部件進(jìn)行組裝，并能夠根據(jù)零件是否合格進(jìn)行辨別，完成一個(gè)流水線上的工作。在完成一個(gè)作業(yè)任務(wù)的過程中，機(jī)械手的操作流程是：伸出機(jī)械手臂—夾緊零部件—上升—順時(shí)針合格/逆時(shí)針不合格—下降—放松—縮回手臂。這是機(jī)械手在完成一整套工作任務(wù)的流程[1]。

機(jī)械手能夠完成上述的任務(wù)，必須要有相應(yīng)的設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行控制。其中組成部分包括兩只氣缸和一只三位擺臺，其中還需要一只電動(dòng)手抓。其中兩個(gè)氣缸控制上升與下降還有伸出和縮回。三位擺臺是控制機(jī)械手臂的左右擺動(dòng)要求，其中的氣動(dòng)手爪是抓取零件的重要部分[2]。

機(jī)械手是現(xiàn)代工業(yè)當(dāng)中重要的組成部分，其中的安全性和性能性是保障機(jī)械手能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵，同時(shí)離不開控制系統(tǒng)地控制，在實(shí)際的控制當(dāng)中應(yīng)該具備以下控制功能。第一，單一步驟運(yùn)行，在操作中完成一步動(dòng)作。第二，連續(xù)步驟動(dòng)作，在機(jī)械手運(yùn)行中完成連續(xù)的步驟，完成一步搬運(yùn)工作。第三，設(shè)置權(quán)限，對于操作人員進(jìn)行限制，減少使用過程中出現(xiàn)失誤。第四，自動(dòng)預(yù)警，在發(fā)生故障的過程中自動(dòng)預(yù)警，使得能夠及時(shí)進(jìn)行處理，避免影響正常的生產(chǎn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制方案設(shè)計(jì)

在整個(gè)方案的集體實(shí)施當(dāng)中，應(yīng)該具有一定的控制方案進(jìn)行控制。在整個(gè)控制系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)該采取主站加從站相互配合的方式進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)控制，主站進(jìn)行統(tǒng)一的控制，從站進(jìn)行各個(gè)單元的控制工作。并且每一個(gè)從站在控制的過程中都配備觸摸屏。

機(jī)械手單元的控制系統(tǒng)應(yīng)該采用PLC加觸摸屏的模式進(jìn)行控制，觸摸屏主要是對于機(jī)械手進(jìn)行操作，形成人機(jī)交互的形勢，整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的壓力變速器和按鈕，以及報(bào)警器和電磁開關(guān)等零部件組成，只有基于PLC和觸摸屏進(jìn)行控制才能夠使得整個(gè)氣動(dòng)機(jī)械手正常的完成工業(yè)生產(chǎn)，提升整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能[3]。

2.2 PLC程序設(shè)計(jì)

在程序的設(shè)定過程中應(yīng)該注意機(jī)械手對每一個(gè)零部件的確認(rèn)，并將信號進(jìn)行傳輸，將零件辨別后進(jìn)行傳送，確定零件的傳送方向。在實(shí)際的從站操作當(dāng)中，之間不能夠進(jìn)行通訊工作。因此，這樣在實(shí)際的信號傳遞過程中，主站與檢測單元進(jìn)行通訊傳輸，獲得檢測結(jié)果信號。

程序的開發(fā)過程具有一定的步驟，在實(shí)際開發(fā)程序過程中應(yīng)該首先確定I/O地址的分配工作，在地址分配的過程中包括開關(guān)量的地址分配和模擬量地址的分配。并且在觸摸屏當(dāng)中的軟件元素也要設(shè)置。其中進(jìn)行程序的設(shè)定也是其中至關(guān)重要的一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)。在機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的過程中具有一定的邏輯順序，對于各個(gè)控制環(huán)節(jié)都有一定的單元進(jìn)行完成控制工作。在程序的編程過程中應(yīng)該重視信號的干擾，避免產(chǎn)生一定的誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)偏差。在進(jìn)行程序的控制時(shí)要在系統(tǒng)的內(nèi)部進(jìn)行程序塊的編輯工作，運(yùn)用函數(shù)程序進(jìn)行控制機(jī)械手臂的運(yùn)行[4]。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在設(shè)備的運(yùn)行中，監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效的減少系統(tǒng)故障的發(fā)生。在進(jìn)行設(shè)置過程中應(yīng)該在機(jī)械手的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行傳感器的設(shè)置，確保在運(yùn)行當(dāng)中出現(xiàn)故障得到及時(shí)的預(yù)警。在進(jìn)行機(jī)械手的操作過程中，人為控制在其中也有重要的作用。因此，在進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的過程中應(yīng)該重視設(shè)備運(yùn)行的安全性。只有這樣，才能夠控制機(jī)械水平的正常運(yùn)行，保證操作安全性[5]。

綜上所述，在現(xiàn)代的工業(yè)水平當(dāng)中，我國的氣動(dòng)機(jī)械手在工業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸的成熟。在PLC和觸摸屏基礎(chǔ)之下要完善和發(fā)展氣動(dòng)機(jī)械手，使其在工業(yè)生產(chǎn)中能夠具備一定的效率，使其操作更加簡單便捷，促進(jìn)我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]江華生，歐陽玉霞，曾延波.基于PLC和觸摸屏的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械與電子，2010，10（10）：175-178.

[2]張永壽，劉乃智.基于PLC和觸摸屏的數(shù)字閉環(huán)流量控制水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2009，12（11）：12-14.

[3]程永強(qiáng).基于PLC和觸摸屏的砌塊成型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，10（03）：137-139.

[4]李本紅，陳小軍.基于PLC和觸摸屏的食品包裝自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2014，2（01）：109-113.

[5]廖堅(jiān).基于PLC技術(shù)的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，10（30）：75-79.