杨昭

摘 要：气动机械手广泛应用于工业生产领域，可以工作在高温，高压，粉尘以及带有放射性和污染性的场合，可以完成一些复杂的任务。文章论述了气动机械的结构功能，设计了基于西门子PLC控制气动机械手的工作程序。

关键词：气动机械手；可编程控制器；控制系统

引言

在现代工业生产过程中，气动机械手由于有气源使用方便，没有环境污染，工作安全可靠，易于维修，广泛应用于流水线生产，机械加工，注塑，仪表等工业中，提高生产效率。本文以三自由度机械手为研究对象，设计了基于PLC的机械手控制系统，并在西门子S7-200的PLC上得到实现。

1 系统结构和功能介绍

气动机械手的结构如图1所示。

机械手气动控制回路原理见图2，主要由升降气缸、导杆气缸和旋转气缸组成。其中升降气缸、导杆气缸、旋转气缸使用单电控换向阀，通电时气缸伸出，断电后气缸自动缩回。手指夹紧气缸使用双电控换向阀。由于双电控换向阀具有记忆作用，如果在气缸伸出的途中突然失电，手指夹紧气缸仍将保持原来的状态，可保证夹持工件不会掉下。

机械手的动作过程如下：

（1）检查机械手是否处于初始位置。初始位置：升降气缸处于上升位置，旋转气缸位于左边位置，导杆气缸位于缩回位置，夹紧气缸位于放松位置。若不在初始位置，按下复位按钮，让其恢復到初始位置。

（2）按下启动按钮，机械手在工位1进行抓取工件过程：手臂伸出→手爪夹紧抓取工件→提升台上升→手臂缩回。

（3）机械手到达工位2位置进行释放工件过程：手臂伸出→提升台下降→手爪松开放下工件→手臂缩回。

（4）放下工件之后，机械手要回到初始位置，自动进行下一个工作周期。

（5）在工作过程中若按下停止按钮，机械手完成一个工作周期，回到初始位置。

2 PLC控制系统设计

根据机械手控制要求，有11个输入信号，6个输出信号，选用S7-200系列的CPU226 DC/DC/DC型号的PLC，I/O分配表见表1：

根据其控制要求，可以得到其控制流程图，见图3。

其编程实现可以通过三种方法实现：

（1）利用起保停程序实现。

（2）步进指令。

（3）左移位指令。

3 结束语

气动机械手价格低，动作准确，便于维护，易于控制，可靠性高，能在恶劣的环境下工作，减轻了人工成本，改善了工作环境，具有很强的实用价值。

参考文献

[1]姜继海，宋锦春，高常识[M].高等教育出版社，2002.

[2]廖常处.PLC编程及应用[M].机械工业出版社，2002.

[3]张鲁国.PLC在机械手控制系统中的应用[J].微计算机信息，2000（16）：36-37.