PLC在气动机械手中的应用探讨

摘 要 伴随着工业机械自动化的发展历程，机械的自动化在实际生活中的运用越来越广泛，本文笔者将通过PLC在气动机械手中的应用展开对气动机械手的组成、工作原理、技术系统设计、以及PLC的梯形图的设计等方面的探讨。相信对于这次探究，工业上将会对PLC在气动机械手中的应用更加了解。

【关键词】气动机械手 PLC 应用

1 气动机械手的组成及工作原理

气动机械手是由四个气缸组成，而在其工作的开展中它的动作是由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。

而气动机械手主要由起固定支撑作用的机架、气爪和机械臂这三个部分组成。驱动第一肩关节的运动有2根气动肌肉组成，机架臂有4根气动肌肉组成，大臂上安装有4根气动肌肉，小臂上安装有4根气动肌肉，自动机械手各自的自由度的驱动全部都是通过气动机械来直接实现的。

2 气动技术系统设计

2.1 气动机械手回路原理

气动机械手的回路原理，在机械手工作中最开始是立柱气缸C0下滑至伸臂的B1位置，其次是由A0在工作中夹紧工件，再由B0进行缩臂处理，然后再由立柱气缸D1经过顺时针转使立柱C1不断上升，最后由A1放开工件至立柱D0逆时针转，这便是整个机械手工作的回路顺序。

2.2 动作顺序

气动机械手大致由止动气缸、短程升降气缸、转换气缸、无杆气缸这四个气缸组成，在机械手进行不停的升降、转动、操作台上的托盘放行、左右移动等工作时，它们分别是由短程升降气缸、左右气缸、导向驱动装置以及止动气缸等在配合自己相应的开关纤维来完成实现的。在机械手抓取一定工件时，是通过机械手终端的气动电磁法才得以完成的，工件则是由操作台上的托盘拖住之后往传输带上运行。而这些动作就是需要在机械手的控制下按住启动按钮，顺序动作就会相应的自动进行。具体的动作顺序则是在机械手的启动位置处按住启动按钮，经过一系列的下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移、再回到原位，就完成了相应的动作顺序，如图1所示。

2.3 传动系统工作循环

在机械手传动系统工作循环中的原理如，系统运作过程中如果将启动阀门q按下，活塞杆就返回原先位置，主控阀门C会处于C0的位置，也就是所说的C0；要想得到B1就需要让B缸的活塞杆拉出，也就是当 C缸的活塞杆跟co碰触时就会让主动阀门处于B1的位置，便可实现B1；若B钢活塞杆跟b1碰触时会让主动阀门A回到Ao的位置上，活塞杆退回时便可以得到Ao；同样的道理便可以通过A缸活塞杆跟ao碰触而得到Bo；实现D1状态需要当B缸活塞杆跟b0接触，主动阀门D会回到D1的位置上，其活塞杆会向右；实现C1状态需要当D缸活塞杆跟d1碰触时，控制阀门处于C1位置上，活塞杆被拉出；同样如果C缸活塞杆跟c1碰触时，主动阀门A会回到A1位置上，得到A1；如果此时要达到Do状态需要在A缸活塞杆跟a1碰触时，主动阀门会处在Do的位置上，此时D缸活塞杆会向左，实现Do。当D缸活塞杆上的挡铁碰到d0，则控制气经启动阀q又使主控阀C处于C0处，于是又开始新的一轮工作循环。这样自动连续、自动单周期、并且自动往复循环的工作。

2.4 动作顺序图绘制与控制系统硬件配制

对于机械手的四个气缸的动作顺序用动作顺序图表示，在气缸的动作顺序图中这样显示着：时间是由横向方的线条所表示，而动作状态则是由纵向的线条表示，气缸活塞的伸出就是线条的上升段，缩回相应的就是线条的下降部分。在动作顺序图中相应的阶段对应的字母就是下一个执行动作的主控信号，在动作顺序图中可以简单得到在驱动线圈进行动作时所对应的信号。

在四个气的左右分别安装两个机控阀，在控制系统硬件配置中一共有12个控制系统输入信号，它们分别为在装置中设立个启动按钮，并且设立三个方式的选择性开关。而相应的输出信号中的控制执行的元件电磁阀一共有八个线圈，对于这类小型的单机控制系统，一般采用的都是小型的单元式PLC。

3 PLC梯形图设计

3.1 总程序结构及自动程序设计

它本身固有的思路便是：将原来的电气控制系统中输入的信号以及输出的信号作为PC的I/O点，而原有的继电器本身接触的硬件完成逻辑功能就由现在的PC机的梯形图取而代之。

3.2 往复运动的2次程序设计

主要概括的描述了PLC往复运动中的二次程序设计要点，在该程序中主要是采用了功能先进的M100辅助继电器装置，采用该装置可以更好的记录第一次的动作状态，机械操作人员可以在整个系统第一次进行运作时记录当前的运行步骤，将启动按钮打开后就可以继续运行需要完成的动作。同时M100辅助继电器装置的应用会让辅助继电器直接恢复为初始状态。如果此时需要达到S609状态继电器被激活的状态，需要保证满足转移条件，也就是当立柱回转缸恢复到原先位置时辅助继电器此时的状态为1，同时辅助继电器设置为1时会将第一次的动作状态记录下来，然后开始进行第二次的动作。进行第二次的动作时，此时的辅助继电器仍然处于1的状态。如果转移条件不成立，则必然是辅助继电器的状态是0，且转移条件不满足，系统停止动作，这时立柱回转气缸就会直接返回到退回状态，等待下次按钮启动。

4 结束语

在工业中采用PLC控制，它的可编程性强、可靠性高、无论是在时间的控制中，还是在进行行程控制的控制中、都可通过设定PLC程序来实现，在工作根据机械手的动作顺序修改进行程序，使机械手的具有普遍性，在很大程度上适应了工业发展的需求。

参考文献

[1]王鹏，彭光正，伍清河. 基于稳定性原理的参数调节器在气动机械手中的应用[J]. 北京科技大学学报，2004，06：666-669.

作者单位

西华大学 机械工程与自动化学院 四川省成都市 610039