基于PLC的机械手搬运系统的设计

前言

机械手是模仿人手的部分动作，按照给定动作、轨迹实现自

动抓取、搬运的自动化控制装置。随着机械手的应用不断普及，

智能化水平不断提高，通过PLC控制，形成机一电一气结合的自

动化装置越来越受青睐。

1机械手搬运系统的组成

该系统主要针对学生入门的专业课学习，在系统的设计中

有水平移动工作台、塔吊臂、机械爪手、齿轮齿条传动装置、导

轨、稳压电源、PLC的CPU模块、按钮板、I/O装换端子、电气网孔

板、各种电磁阀和气缸，主要是把上料单元的工件抓起、旋转后

放到传输线上。

机械爪手：夹紧松开工件。

齿轮齿条传动：配合带动水平移动工作台的水平移动

工业导轨：辅助平移工作台左右移动

电磁阀组：控制气缸两端的通气或放气，进而控制气缸的伸

缩。

磁性传感器：检测气缸是否伸缩到位。气缸伸出或缩回到位

后，相应传感器检测到信号，把信号输入到PLC。（磁性传感器蓝

色线接电源负极，棕色的接到PLC的输入端口）。

单杆气缸：单信号电磁阀控制。电磁阀得到信号控制气缸缩

回，则塔吊臂下降，机械抓手就可以执行抓取动作。

安装支架：用来安装气缸和传感器。

控制按钮板：控制系统开始、停止、复位、单机、联机等。

电气网孔板：用来安装PLC的各个模块、断路器、稳压电源、

I/O转换端子、扩展端子等。

2硬件的设计

机械手搬运工系统可以完成把供料单元的工件，抓取，放到

传输线上。其中I1.0到I1.5接控制面板上的点动开关和选择开

关，实现整个单元的控制；I0.0到I0.6分别接的是机械手各部位

的磁性开关，用来检测气缸伸缩到位情况；Q0.0到Q0.6分别接

电磁阀，通过控制电磁阀得电失电进而控制气缸的一系列动作；

Q1.0、Q1.1分别接的控制开关上的指示灯，起提示操作的作用。

I/O分配如表1，外部接线如图1.

表1I/O分配

图1PLC外部接线原理图

序号符号I/O地址分配说明

1S1I0.0前气缸弹出限位

2S2I0.1前气缸缩回限位

3S3I0.2后气缸弹出限位

4S4I0.3后气缸缩回限位

5S5I0.4夹紧

6S6I0.5手臂低下限位

7S7I0.6手臂抬起限位

8KA1I0.7上电

9SB1I1.0手动开始

10SB2I1.1手动复位

11SB3I1.2手动调试

12QS1I1.3手动_自动

13QS2I1.4单机_联机

14SA I1.5手动停止

15Y1Q0.0前气缸弹出

16Y2Q0.1前气缸缩回

17Y3Q0.2后气缸弹出

18Y4Q0.3后气缸缩回

19Y5Q0.4气夹打开

20Y6Q0.5气夹夹紧

21Y7Q0.6手臂低下

22H1Q1.0开始灯

23H2Q1.1复位

灯摘要：在现代工业中，机械手的运用越来越广泛，为了更好的结合现状教学，设计出一个方便教学的机械手搬运系统。该设计以机械结构为基础，以PLC技术为控制核心、传感器技术为检测元件、气动技术为驱动力，可以通过编程实现物料的搬运。该系统不仅可以用于单学科的实验，由于融合了各个学科的技术也可以完成综合性的设计。

关键词：机械手；PLC；气动技术

基于PLC的机械手搬运系统的设计

重庆邮电大学移通学院邢阳阳

作者简介：邢阳阳，女，1987年出生，河南人，硕士，讲师，研究方

向：控制工程。

HEBEINONGJI

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2019年第6

2019年第6

期

机电·教育·推广

PLC 的上电设置硬件保护，通过继电器控制给PLC 的上电信号，继电器得电之后，可以实现PLC 的上电运行和PLC 的公共端上电，当出现程序错误或者紧急情况时，手动按下急停，可以快速实现PLC 的断电，从而保证设备和人身安全。设计如图2所示。

图2上电保护电路

气动元件是系统的执行元件，执行的动作都是根据PLC 的逻辑控制实现的。气缸使用单电控5/2通电磁阀或双电控5/2通电磁阀进行控制。电磁阀线圈接在PLC 对应的输出上，通过控制电磁阀线圈的通电与失电，以此控制气缸的伸和缩。

气动控制回路接线如图3所示，气源通过水分滤气器、压力煲、手滑阀等通过气管连接到电磁阀得气源进口，再通过电磁阀的气动接头连接到各个气缸上面。1Y1、1Y2、2Y1、2Y2、都是控制气缸的电磁阀，它们分别接入PLC 相应的输出口，由PLC 控制得电与否。每个气缸的前后极限位置分别安装检测伸缩到位的磁性传感器。

图3气动控制回路

各单元的供气由各单元的过滤减压阀供给，额定的使用气压为600kPa ，一般调至0.5MPa 即可正常使用。

3结论

根据设计的系统，实验课学生可以完成最基本的PLC 编程，进而实现机械手的搬运功能；也可以拆掉重新分配I/O ，供学生的综合设计、毕业设计，为学生从学校进入社会架起桥梁。

参考文献：

[1]邢阳阳.基于PLC 的柔性加工系统的设计与实现[D].重庆邮电大学,2017.

[2]郝屏,仵征.基于PLC 的料仓自动取料

气动

装置设计[J].液压与气动,2014(03):61~63.

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