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PLC控制的机械手及应用研究

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PLC控制的机械手及应用研究
作者：钟建元 毛文坡
来源：《山东工业技术》2017年第17期
        摘 要：随着科技的发展和社会的进步，自动化、机械化这样的生产模式被广泛运用于企业的生产车间。像无人车间、无人流水线这样实现完全自动化的生产模式势必会成为将来广泛存在的生产模式。数字化，几乎已经完全笼罩了现在人类所有的活动区域，工业机械手是21世纪出现的自动型控制的新技术，而PLC这种可编程控制器，更是科技和智慧的产物，必然会成为科研工作者的重点研究对象。自动型生产模式的重点在于：将机械化代替人工化，减少人工操作时存在的意外伤害，并提升工作效率，提高产品质量。以上几点正是企业工厂所要追寻的生产目标，所以机械手的应用势必会越来越广泛。
        关键词：工业机械手；自动化；生产线；控制
        DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.17.129
        0 引言
        机械手的含义实际是：将科学技术和自动化相结合，制造出与人手相似的机械手臂，并输入相应的程序，让机械手代替人手完成一些基本工作来减少企业员工的聘用，降低生产成本。机械手主要运用于产品的安装和搬运过程中，不仅可以提高工作效率，还可以减轻工厂工人的工作负担。如今，基于PLC工业机械手的控制系统，还具有成本低、高效等优点，相信在今后的改革和创新中，还可以提高该系统的通用性。
        1 工业机械手概述
        工业机械手实际也是工业机器人的一种，现在被广泛运用于企业工厂的流水线、零件的安装、产品的运输等等。采用机械自动化的模式不仅可以大大地提高工作效率，而且还可以减少员工的聘用，使得工厂的管理更加便捷。虽然在购买机器方面需要更多财力，但是可以减少一部分聘请员工的支出。这样同时实现了高生产力和高利润的两大要素。目前，在企业工厂里被广泛运用的工业机械手主要有ABB、KUKA、FANUC、MOTOMAN等几种类型的机械手。
        2 PLC的概念及其应用
        PLC这种可编程控制器的操作优势主要在于其操作简单、结构明了，而且在日后维护过程中也只需要简单的维护。正是由于这些优势，使得这一类型的控制器在众多控制器中脱颖而出。PLC很大程度上减轻了企业工厂员工的工作负荷，而且它在工作过程中尽可能地配合流水线的流程，尽可能减少外来不可控因素对它的干扰。PLC这类控制器在工业机械自动化的生产线中主要起搬运原材料、对原材料进行安装等等相对简单的工作，但这类工作较为强调工作的精准度，因此在程序的设计上也要保证万无一失。
        3 PLC控制的工业机械手在自动化生产线中的应用
        PLC控制器在工业机械手中的应用主要是结合控制器自身的功能性，配合企业流水线的流程进行工作。在自动化的生产线中控制器的作用主要是其指挥作用，控制整个流程。使企业工厂的每个生产环节井然有序。自动化的机械设备有高效、低成本的优势，因此被广大企业工厂广泛运用。随着科技的不断发展，机械自动化技术不段向前进步。机械自动化设备的生产也不断向环保化、人性化、多功能化、模块化、数字化靠拢。
        3.1 工业机械手的工作原理
        PLC控制的工业机械手的运转系统实际是一个无限循环的过程。其起点一般是机械手的左高位。机械手在左高位开始运转后会先出现下降这样的动作，在下降到具体工件位置后系统会自动停止，然后将具体工件夹紧，最后搬运到具体要操作的流水线位置。机械手在夹紧工件后会向右偏移，移动到具体设定的位置之后再继续下降，然后将工件放到原先设定好的位置上。以上就是机械手完成了一次循环，一般的机械手就是完成这样简单的搬运工作，无限的循环，使得整个流水线的工作有条不紊地进行。虽然工业机械手的工作流程相对而说比较简单，但其工作量是十分巨大的，因此对于设备的质量来说也是十分重大的考验。
        3.2 系统的软硬件设计
        正常的电子设备比如电脑、手机都需要软件和硬件相互作用，来执行人类输入的程序。而机械手系统的操作系统也类似。由PLC控制的工业机械手上，硬件设计主要需要注意的是地址的输入和输出的分配，更为重要的是要合理分配PLC外围接线的位置，还需要运用合理的接线方法。而在软件的设计上，需要特别注意程序的可行性和顺畅性，以保证机械手在工作过程中的自如，尽最大可能减少意外发生。设计人员也应当事先考虑好设备在运行过程中会发生的意外，及时准备好解决措施，以免不时之需。总之机械化自动化设备的出现时为了利人利己，既然如此我们就应当根据现在的实际情况不断完善、不断发展。
        3.3 机械手在应用中的维护
        所有的机械化设备判断其好坏的根本因素，就是其在运行过程中的顺畅度和灵敏度。而PLC控制器的机械手，主要还是要工作人员的指挥操作，再按下开关，机械设备进行工作的那一刻，就要保证控制器良好的灵敏度。机械动作完成的好坏，很大程度上与控制器的位置相关。所以设计师在设计时就应当把这一因素考虑进去。由于PLC控制的工业机械手的运转系统实际是一个无限循环的过程。所以，一旦在运行过程中的某一环节出现问题，设备应当具备自动停止功能，以免影响后续流程的进行。然后及时通知相关人员及时抢修，在日常使用过程中，相关工作人员应当做好设备的维护工作。定期排查设备的潜在问题，准备好特殊状况的应对措施。以防止设备一旦出现问题时，因无法及时解决，而耽误企业的工作进度，造成不必要的损失。
        4 结束语
        虽然现在机械自动化设备已经大范围运用于企业工厂中产品的生产，但是机械自动化设备的创新和改革是不容忽视的。在当今社会上，不进步就是退步这是生存规律。目前，我国的PLC控制的机械手在企业工厂中所起到的还只是简单的安装、搬运工作。今后的科研之路还很长，PLC控制的机械手的发展前景还很大。我国的机械化设备想要在世界范围内立足还需要更大的创新，将机械设备往更精细、更多功能、成本更低这些方面去努力。在提升工作效率的前提下，更加提升产品的质量。生产力固然重要，但是对于企业来说产品的质量代表着一家企业的工作能力。实现机械自动化创新和改革，往更好的方面发展是我们现在的第一努力方向。
        参考文献：
        [1]王宇.PLC控制机械手在现代自动化生产中的有效应用探析[J].科技与创新，2015（09）.
        [6]自动化领域的“辽宁舰”——和利时PLC进驻新浪微博[J].国内外机电一体化技术，2013（05）.
        作者简介：钟建元（1989-），男，湖北黄冈人，本科，助理工程师。

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