用PLC实现机械手的控制

摘 要：机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。本文主要介绍的是如何使用PLC实现机械手手动、单步、单周期和连续这四种工作方式。

关键词：PLC；机械手；监控；运用

1. PLC的选型

目前，PLC产品大致分成美国、德国、日本三个流派。在我国的PIC市场上日本产品销量最大，所以有关PLC书籍也已介绍日本产品的居多。OMRON的CPM1A系列PLC其功能齐全，本文以CPM1A为样机，来实现用PLC控制机械手的各种工作方式。

2.机械手的工作方式

（1）单周期方式

机械手的原位压左限位开关和上限位开关。按一次操作按钮机械手开始下降，下降到左工位压动下限位开关后自停；接着机械手夹紧工件后开始上升，上升到原位压动上限位开关后自停，接着机械手开始右行直至压动右限位开关后自停；接着机械手下降，下降到右工位压动下限位开关后自停；接着机械手放松工件后开始上升直至压动上限位开关后自停，接着机械手开始左行直至压动左限位开关后自停，至此一个周期的动作结束，再按一次操作按钮则开始下一个周期的运行。

（2）连续方式

启动后机械手反复运行上述每个周期的动作过程，即周期性连续运行。

（3）单步方式

每按一次操作按钮，机械手完成一个工作步。例如，按一次操作按钮机械手开始下降，下降到左工位压动下限位开关后自停，欲使之运行下一个工作步，必须再按一次操作按钮等。

以上三种工作方式属于自动控制方式。

（4）手动方式

按下按钮则机械手开始一个动作，松开按钮则停止该动作。图1为机械手动作示意图

3.自动方式下误操作的禁止

自动方式时，按一次操作按钮自动运行方式开始后，此后再按操作按钮属错误操作，程序对错误操作不予响应。

另外，当机械手到达右工位上方时，下一个工作步就是下降。为了确保在右工位没有工件时才能开始下降，所以应在右工位设置有无工件检测装置。本例使用的是光电检测装置。

根据上述控制要求，操作盘上要设置：一个PLC的电源开关；一个工作方式选择开关和一个动作方式选择开关，通过这两个开关选择工作方式和动作方式；操作按钮和停车按钮各一个，这两个按钮其他作用见操作盘面板。操作盘面板布置如图2所示。

在进行程序设计之前，现画出机械手的动作流程图如图3所示。流程图中，能清楚地看到机械手每一步的动作内容及步间的转换关系。

根据流程图，设计出应用程序的总体方案如图4所示。图中，把整个程序分为两大块，即手动和自动两部分。当选择开关拨到手动方式时，输入点00103为ON，其常开触点接通，开始执行手动程序；当选择开关拨在单步、单周期或连续方式时，输入点00103断开，其常闭触点闭合，开始执行自动程序。至于执行自动方式是哪一种，则取决于方式选择开关是拨在单步、单周期还是连续的位置上。

（1）上升/下降控制

手动控制机械手的升/降、左/右行、工件的夹紧/放松操作，是通过方式开关、操作和停车按钮的配合来完成的。

欲进行机械手升/降操作时，要把选择开关拨在升/降位，使00100接通。

（2）夹紧、放松控制

只有机械手停在左或右工作位且下限位开关00003受压时，夹紧/放松的操作才能进行。要把动作选择开关拨在夹紧/放松位，使输入点00101接通。

（3）左行、右行控制

把动作选择开关拨在左/右位，使输入点00102接通。

右行的操作为：按住操作按钮00000，01003得电使机械手右行，松开按钮则机械手停。当按住操作按钮不放时，机械手右行，右行到位压动右限位开关00005时自停。

左行的操作为：按住停车按钮00001，01004得电使机械手左行，松开按钮则机械手停。当按住停车按钮不放时，机械手左行，左行到位压动左限位开关00006时自停。

⑴连续运行方式的控制

连续运行方式的启动必须从原位开始。如果机械手没停在原位，要用手动操作让机械手返回原位。当机械手返回原位时，原位指示灯亮。

方式选择开关拨在连续位且输入点00106接通，其一使21000置位，其二使SFT的移位脉冲输入端接通。

移位寄存器通道200，是由25315或停止按钮00001进行复位的。

由于机械手在原位，上限位开关和坐限位开关受压，常开触点00004和00006都闭合。

所以按一下操作按钮，则向移位寄存器发出第一个移位脉冲。第一次移位使20000为“1”，从而使01000位ON，自此机械手开始下降，且00004和00006均变为OFF。

当机械手下降到左工位并压动下限位开关时，00003的常开触点闭合，于是移位寄存器移位一次。由于机械手离开了原位，且串联在移位输入端的常开触点00000，00004和00006都是断开的，所以这次移位使20000变为“0”，而20001为“1”。

结束语：

本文所设计的PLC控制机械手程序已应用于实际生活中，运行结果表明，该系统完全满足其设计要求，具有操作方便、可靠性强、数据完整、监控及时等突出优点，并大大地减轻了操作工人的劳动强度、缩短了操作时间，受到了操作人员、维护人员、管理人员的好评。为以后系统程序的更新，提供了可取的经验。

参考文献

[1]《PLC应用技术》.

[2]《可编程控制技术及应用》.

[3]《OMRON可编程序控制器操作手册》.