機械手是一種能夠自動化定位控制，并能夠重新變成可變動的多功能機器，是工業(yè)自動化生產中的重要設備，主要有液壓傳動、氣壓傳動和電氣控制等驅動方式，而使用氣動機械手模型PLC 進行控制是機械手驅動新的發(fā)展方向。

1、PLC與機械手

PLC 使用繼電器接觸器相似的梯形圖來作為編程語言進行編程，完成運算處理和存儲單位均被稱為繼電器。國內的PLC 技術是在引進的基礎上發(fā)展起來的，目前已經具備一些小中型產品的生產能力，隨著計算機技術的持續(xù)發(fā)展，更多更先進的技術被應用到PLC 中，一些學者甚至認為PLC 有可能會被計算機取代，目前市場競爭逐漸激烈，可以預見PLC 可能會被少數幾個品牌實現性的壟斷，屆時將有可能形成統(tǒng)一的標準語言。

機械手是模仿人手結構，按照既定程序和運動軌跡要求實現自動抓取、搬運的機械自動化控制裝置。現在機械手逐漸向著智能化的方向發(fā)展，機- 電- 液- 氣結合自動化逐漸成為了機械手研發(fā)的重要理念，網絡技術的應用更是使得機械手逐漸精細化智能化，作為機械制造行業(yè)中的柔性制造生產，在更大的范圍內得到了應用，大量的節(jié)省了人力。

2、基于PLC的氣動機械手控制方法

2.1 系統(tǒng)組成

本次研究機械手主要有夾緊氣缸、上抬下壓氣缸和控制機械手不同位置兩個氣缸等部分組成，能夠完成上抬、下壓、旋轉、夾緊和松開等動作，機械手旋轉通過左右兩個聯(lián)動氣缸和鋼絲干摩擦控制，能夠達到機械手四個不同工位。活動氣缸和固定氣缸之間使用鋼絲干摩擦控制、配合機械手旋轉，聯(lián)動氣缸均使用雙作用氣缸，并用雙電控電磁閥進行控制，機械手終端是氣體動夾爪，可以能夠完成抓和放的動作。機械手下壓和上抬動作使用單作用氣缸和單電控電磁閥控制實現，向系統(tǒng)提供合適的開關信號判斷工位是否正確，系統(tǒng)硬件用過

電氣動驅動和PLC 控制系統(tǒng)組成。

2.2 功能模塊

2.2.1 手動操作模塊

PLC 控制器下對氣動機械手進行控制同樣需要按照工業(yè)控制裝置要求設置一套手動控制方法，供斷電回位或者設備出現故障時進行排查。手動操作實現思路比較直觀，按下相應方向按鈕，就向該方向位移。這種控制方法需要設施松緊按鈕，伸出和縮回，左旋右旋，上升和下降等幾種控制形式就可，需要進行手動操作進行機械手和零件之間的夾緊時，使用左側按鈕開關通過PLC 注意控制裝置，把編寫程序編譯成為新代碼輸入給輸出端口進入執(zhí)行裝置，并通過電磁電路接入氣路實現夾緊工作。

2.2.2 半/ 全自動化操作功能模塊

機械手的操作需要使用單流程結構順序功能圖實現，并把每個動作都當成一個狀態(tài)來完成。這種可編程控制器編程方法中的順序功能圖表法列出了工作順序并轉化為梯形圖，成了半/ 全自動化操作功能模塊。

2.3 PLC設計

2.3.1 PCL 型號

通過計算，發(fā)現系統(tǒng)對PLC 的掃描速度要求等方面無特殊要求，要求PLC 輸入點個數至少9 個，輸出點個數至少6 個，存儲器字節(jié)要大于120，因此選擇S7-300 型號PLC 和，隨機存儲器選擇48K 容量即可，定時器128 個，結構僅從，數據處理能力和通信能力很強，并且功能豐富。

2.3.2 硬件接線

PLC 投入運行后，工程過程主要有輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，完成三個階段為一個掃描周期，整個運行期間，PLC 的CPU 會重復執(zhí)行上述三個階段。輸入采樣階段，PLC 會對所有輸入數據和狀態(tài)進行讀取，存入映象區(qū)間，在執(zhí)行用戶程序時，輸入點在映象區(qū)的狀態(tài)和數據不會變化，但是其他輸出點以及軟設備上或者系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)狀態(tài)和數據均可能發(fā)生了變化，上面的梯形圖會對線面使用線圈或者數據的梯形圖產生影響。當yoghurt 程序掃描結束之后，PLC 會開始輸出刷新，這期間CPU 會按照映象區(qū)對應狀態(tài)和數據，輸出鎖存電路，輸出電路驅動對應的外設，這是PLC 的真正輸出。

2.3.3 總線控制

現場總線技術是連接現場智能設備和自動化控制設備的雙向串行、多節(jié)點、數字式的通信網絡。根據PLC 硬件中I/O 分配原則，使用開關機起停開關5 點，氣爪伸出及旋轉限位6 點，手動按鈕6 點及氣爪夾等共20 點，氣缸控制電磁閥線圈8 個，氣源電機線圈KM共9 點，根據控制要求設計控制面板，單周、手動和循環(huán)使用同一個手動開關完成功能切換，并且操作之前需要選擇正確的工作方式。

2.4 系統(tǒng)軟件設計

首先設計順序功能圖，按照規(guī)定路線一步一步進行，這種方法邏輯清晰，是控制系統(tǒng)設計中常見思路。按照控制任務，從右側、后退和上面原點出發(fā)，全過程為左擺- 氣缸水平伸出- 吸持工件- 垂直氣缸回退- 水平氣缸回退-原位循環(huán)。在執(zhí)行過程中常常出現故障或者停電等不可測情況，于是需要手動操作，因而需要設置手動操作界面，并使用起保停的方法編制梯形圖，手動程序使用按鈕進行單獨操作，主要用于對安裝機械手位置進行手動調整，把機械手調整到原始位置。自動程序梯形圖由控制單周期、連續(xù)、單步程序組成，使用連續(xù)標志和轉換允許標志進行區(qū)分。