PLC控制的气动机械手设计

        PLC技术已经被广泛应用在了以气动机械手为代表的自动化设备之中。作为具有便于操作、成本低廉等诸多优势的自动化设备，气动机械手在工业生产过程中取得了良好的效果。将PLC技术应用在控制系统之中，更是增强了气动机械手操作时的灵活性，无论是生产质量还是生产效率，都得到了显著的提升。 气动机械手的结构设计
        在对气动机械手的结构进行设计前，设计人员首先应当对企业的实际情况和控制要求加以明确，在此基础上开展设计工作，往往可以取得事半功倍的效果。例如，某企业现有高低温箱的具体内部尺寸如下：长度为575mm；宽度为440mm，高度为700mm。该高低温箱对应变送器的具体尺寸如下：长度为138mm；宽度为130mm；高度为197mm，且该变送器重量约为4.95kg[2]。那么，设计人员不仅可以根据上文所列举的高低温箱尺寸、变送器尺寸及重量，完成对容积的计算工作，还可以对所容纳变送器的尺寸及重量加以明确。该企业所应用框架层数为两层，每层排数为两排，每排可容纳变送器数量为四台。为了保证框架能够不受任何阻碍的被放入高低温箱的内部，框架四角分别安装了能够承受其总重量的轮子，这样做的目的是保证框架能够从工作台上被直接推入到高低温箱内部。在对变送器位置进行确定时所应用的，主要是框架平板所对应的定位板。以需要放置在框架之上的变送器尺寸为依据，气动机械手能够在框架内完成对工位进行搬运和放件的工作。另外，在实践过程中能够发现，气动机械手搬动变送器时的运动路径为直线，由于框架每层排数为两排，每排可容纳变送器数量为四台，因此，最终确定的方案为：左右方向移动三位气缸，前后方向移动五位气缸。
        如果以直角坐标系为依据对气动机械手的结构进行划分，可将其分为以下六个部分：其一，底座；其二，升降气缸，这部分的作用是保证气动机械手可以沿着Z轴的方向上下运动，保证框架兩层能够同时开展工作；其三，左右方向移动三位气缸，气动机械手可以根据这部分的移动，以Y轴为方向完成在两排之间对变送器进行摆放的操作；其四，前后方向移动五位气缸，气动机械手可以根据这部分的移动，以X轴为方向完成在任意位置上对变送器进行摆放的操作；其五，短行程气缸，这部分的作用是控制气动机械手拿起和放下的动作；其六，气动手爪，这部分的作用是完成夹紧以及放开的动作。多位置气缸是该气动机械手主要应用的气缸，设计人员可以根据实际需求，将不同长度的气缸进行连接，以此来保证动作的灵活性和定位的精确性，需要注意的一点是，需要进行连接的气缸，应当具有完全相同的活塞直径。除此之外，PLC可以通过对电磁阀进行控制的方式，完成任意气缸的动作。对活塞杆速度进行控制的方式，则以单向节流阀调节进气流量为主，气动机械手则通过重量对气爪进行平衡，以此来保证运行的平稳性，在最大程度上实现“轻拿轻放”的目标。

PLC控制系统的设计
        在对应用于气动机械手之上的PLC控制系统进行设计时，气动机械手所对应的实际结构、功能及控制需求同样是需要设计人员重点关注的部分，换句话说，只有以上文所提及的因素为基础，才能保证所涉及PLC控制系统能够在最大程度上满足气动机械手具有的需求。如果气动机械手包含气缸的数量为四个，且执行任意动作时，能够对其进行控制的部件包括单电控电磁阀一个、双电控电磁阀三个，同时还设有指示灯一个。那么，在对该气动机械手所对应的PLC控制系统进行设计时，设计人员就应当明确输入点数量为七个，输出点数量为八个，另外，在确定可编程控制器的型号时，设计人员应当以控制信号数量作为主要依据，文中应用的可编程控制器具体型号为FX2N—48MR。
        正式开始设计工作的第一步，应当是对PLC和气动机械手所对应I/O表进行设计和制作，然后再根据制作完成的I/O表，完成系统软件的设计工作。文中所讨论设备提出的控制要求如下：气动机械手所处工位为1号工位，气爪放松，并设置为“复位”。因此，设计人员在开展设计工作的过程中，始终都应当保证气缸伸出、气爪放松。待气动机械手上电、复位之后，指示灯开始闪烁。此时，如果有工件位于1号工位处，气动机械手则需要在第一时间启动，并进入正式工作状态，此时，气压降至手臂降位。正常情况下，在对工件进行抓取时，都会设有与之相对应的传感器，如果没有设置传感器，则需要对定时器进行设置，只有这样才能保证气动机械手在放置工件时，具备应有的稳定性。在对工件进行装配时，首先需要气缸下压，然后再抓取并抬起工件，接下来需要进行的步骤是将气缸向4号工位处进行移动，最后下压并完成工件的放置即可。再完成上述步骤后，气缸还需要进行再一次的伸出和复位，至此，一个工作周期告一段落。在这个过程中，需要设计人员完成的工作还包括对PLC控制程序的功能图进行编制，并将其向梯形图进行转化，只有这样才能保证气动机械手在执行动作的过程中，具备较高的自动化水平以及有效性。
参考文献：李秋芳.气动机械手PLC控制系统设计技术研究[J].数字技术与应用2017年11期