摘要：本文设计了基于PLC的多功能机械手控制系统，该系统可实现手动/自动工作方式，其中自动工作方式时还可实现回原点、单周期和连续3种工作模式控制。

关键词：机械手PLC工作方式子程序嵌套

1 概述

随着工业自动化的发展，机械手控制系统广泛应用于各种工业现场，所谓机械手控制系统，将机械手的运行通过一整套系统进行控制。这种控制系统使机械手拥有很高的效率性、实用性和低造价，同时具有移动和操作功能[1]。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的进行数字运算操作的电子装置，PLC已经成为现代制造工业四大支柱之一[2]。

2 控制要求

①机械手具有手动/自动两种工作方式，其中自动工作方式时可实现回原点、单周期、和连续3种工作模式；②手动操作时按下下降按钮，机械手下降，按下夹紧按钮后机械手夹紧，然后按下上升按钮机械手上升，接着按下右行按钮后机械手右行，再按下下降按钮机械手下降，此时按下松手按钮机械手松开，再按下上升按钮机械手上升，最后按下左行按钮机械手左行到原点后停止；③自动操作时若机械手不在原处，应首先使机械手停在原处，然后闭合开关后机械手按照下降→夹紧→上升→右移→下降→松开→上升→左移顺序连续工作；④若机械手自动工作时断开开关，则机械手完成当前工作周期回到原处后再停止，机械手工作时只要按下急停按钮，机械手就立刻停止运行，机械手位于原处时指示灯点亮。

3 系统方案设计

3.1 硬件系统设计 多功能机械手控制系统核心采用西门子公司的S7-200中的CPU226为主机，输入信号需要一个方式选择开关，当开关断开时选择手动工作方式，当开关闭合时选择自动工作方式。手动工作方式时各步都需要一个控制按钮实现手动操作。自动工作方式时需要两个开关，一个开关为单周期/连续模式选择开关，开关闭合时为连续模式，否则为单周期模式，另一个开关为回原点控制开关，开关闭合时机械手回原点。另外自动控制中还需要一个急停按钮。机械手的上升、下降、左移、右移、夹紧电磁阀各需要一个输出信号控制，原点用指示灯显示用一个输出信号控制。另外，夹紧电磁阀得电1s后机械手夹紧，夹紧电磁阀失电1s后机械手松开。多功能机械手I/O资源分配表如表1所示：

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3.2 软件系统设计 多功能机械手控制系统程序结构由主程序和子程序组成，主程序实现手动和自动子程序调用，手动子程序完成机械手各种手动操作，自动控制子程序完成机械手单周期/连续操作，同时通过嵌套调用回原点子程序完成回原点操作。多功能机械手控制系统主程序如图1所示，手动控制子程序如图2所示，自动控制子程序如图3所示，回原点子程序如图4所示：

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由以上梯形图程序可见采用子程序调用及嵌套调用，使得程序结构清晰，且可以实现手动控制与自动控制分别调试，同时在自动控制方式时，可以单独调试回原点、单周期及连续功能，使得多功能机械手控制系统便于调试及维护。

参考文献：

[1]孙开敏.机械手控制系统的设计[J].科技信息，2012（3）：192.

[2]郝敏钗.PLC控制系统设计与实践项目教程[M].北京：国防工业出版社，2013.

[3]李林鑫.基于迭代学习的机械手运动控制系统设计[D].浙江工业大学，2013.

作者简介：李英辉（1979-），男，河北石家庄人，硕士，石家庄职业技术学院讲师，研究方向：电气控制。