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摘要：本设计通过对机械手控制系统的控制原理分析，进行硬件设计和软件设计，并对控制系统进行调试以满足设计要求。
关键词：机械手;控制系统;设计
1引言
随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，对一线工人的操作技能提出了越来越高的要求。由于一些工作环境和工作性质对操作工人的安全造成威胁，会不可避免地对人体造成伤害，因此，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得尤为重要。
2控制原理
机械手控制系统主要由传感器、按钮、触摸屏、伺服驱动器、伺服电机、气动装置等组成。按钮和传感器的外部信号通过输入单元输入PLC，然后通过触摸屏发送动作信号，由机械手进行动作。动作信号由输出单元输出到X、Y、Z轴的驱动器或电磁阀，驱动X、Y、Z轴的伺服電机或启动系统，最后驱动机械手做出相应动作。
3硬件设计
3.1PLC的选型
本设计选择西门子S7-200 Smart PLC作为机械手的控制系统。
3.2行程开关的选型
本设计中采用直动式行程开关检测机械手动作是否到位，当运动到指定位置时，碰到行程开关，终结上一个动作，准备执行下一个动作。
3.3传感器的选型
本设计选择PR18-8N电感式传感器识别工件的金属和非金属的装置。选择光纤传感器识别物料黑和白，便于PLC控制系统的简单化，控制系统更容易实现。
3.4伺服驱动器的选型
本设计选用神威气动有限公司生产的SMCAC型号伺服电机驱动器为此次设计的气动驱动器。
3.5伺服电机的选型
本设计选择了华新国产C01-43B0型电机。
3.6电磁阀的选型
由于本设计选择的伺服驱动为气动驱动器，因此根据设计要求，选择型号为WLE12-4V210-06-A的两位五通电磁阀。
4程序设计
4.1主程序设计
手动操作由SB4常开开关控制，单循环自动操作由SB5常开开关控制，连续自动操作由SB6常开开关控制。任何一个按钮打开，都会跳转到相应的手动操作、自动操作子程序。
4.1.1手动操作程序设计
经过主程序，按下SB4的按钮，程序跳转到手动操作程序。在手动运行方式下，机械手处于上限位开关SQ1上，常开触点SB2，按下启动按钮SB1，经过左行电磁阀和右限位开关SQ4，右行电磁阀输出，机械手右行，机械手右行到右限位开关SQ4，右限位开关SQ4断开，右行结束，断开启动按钮SB1，按下停止按钮SB3。通过OFF开关常闭右电磁阀和OFF开关左限位开关SQ3，左行电磁阀输出，机械手左行，左行至左限位开关SQ3，左限位开关SQ3断开，左行结束，按下按钮SB3断开开关。常闭关断开关，右行电磁阀和左行电磁阀组成一个块。手动操作左/右行程序，如图1所示。
4.1.2自动操作程序设计
经过主程序，按下单周期自动操作SB5按钮，跳转到自动操作子程序，SB5接通使得M0.0置0。自动操作开始，如图2所示。
5系统运行测试
系统的试运行分为手动和自动两种方式。在硬件上调试PLC需要一个电源和西门子S7-200 Smart PLC，连接后，通电。在软件中找到CPU，然后闪烁指示灯，连接没有问题，然后单击确定。然后单击下载、比较，最后单击运行。结果表明，系统在两种模式下运行稳定。
6总结
本系统采用西门子S7-200 Smart PLC控制机械手的运动，精确地完成伺服电机驱动器和气动系统的操作，使机械手能够按照最先设计好的程序运动，完成对生产线上工件的抓取。
参考文献
[1]乐伟伟，沈晓冬.基于PLC气动机械手控制系统设计[J].工业技术，2017： 41，8.
[2]晁黎明.基于PLC的机械手控制系统设计[J].机械与电子，2019，93-95.
[3]黄刚，唐敏.磁性传感器的应用于技术动向[J].传感器世界，2019，5-6.
[4]李家书.气动技术的应用[J].液压气动与密封，2019，6-7.
[5]于群，孙方成，石宏.基于PLC的气动机械手控制系统设计[J].沈阳航空航天大学学报，2017：60-65.
[6]朱彬.基于PLC的气动机械手控制系统设计[J].数字通信世界，2017 （05）：266-267.
[7]崔坚.西门子S7可编程控制器—STEP7编程指南[M]，北京：机械工业出版社，2019：1～90.
关键词：机械手;控制系统;设计
1引言
随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，对一线工人的操作技能提出了越来越高的要求。由于一些工作环境和工作性质对操作工人的安全造成威胁，会不可避免地对人体造成伤害，因此，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得尤为重要。
2控制原理
机械手控制系统主要由传感器、按钮、触摸屏、伺服驱动器、伺服电机、气动装置等组成。按钮和传感器的外部信号通过输入单元输入PLC，然后通过触摸屏发送动作信号，由机械手进行动作。动作信号由输出单元输出到X、Y、Z轴的驱动器或电磁阀，驱动X、Y、Z轴的伺服電机或启动系统，最后驱动机械手做出相应动作。
3硬件设计
3.1PLC的选型
本设计选择西门子S7-200 Smart PLC作为机械手的控制系统。
3.2行程开关的选型
本设计中采用直动式行程开关检测机械手动作是否到位，当运动到指定位置时，碰到行程开关，终结上一个动作，准备执行下一个动作。
3.3传感器的选型
本设计选择PR18-8N电感式传感器识别工件的金属和非金属的装置。选择光纤传感器识别物料黑和白，便于PLC控制系统的简单化，控制系统更容易实现。
3.4伺服驱动器的选型
本设计选用神威气动有限公司生产的SMCAC型号伺服电机驱动器为此次设计的气动驱动器。
3.5伺服电机的选型
本设计选择了华新国产C01-43B0型电机。
3.6电磁阀的选型
由于本设计选择的伺服驱动为气动驱动器，因此根据设计要求，选择型号为WLE12-4V210-06-A的两位五通电磁阀。
4程序设计
4.1主程序设计
手动操作由SB4常开开关控制，单循环自动操作由SB5常开开关控制，连续自动操作由SB6常开开关控制。任何一个按钮打开，都会跳转到相应的手动操作、自动操作子程序。
4.1.1手动操作程序设计
经过主程序，按下SB4的按钮，程序跳转到手动操作程序。在手动运行方式下，机械手处于上限位开关SQ1上，常开触点SB2，按下启动按钮SB1，经过左行电磁阀和右限位开关SQ4，右行电磁阀输出，机械手右行，机械手右行到右限位开关SQ4，右限位开关SQ4断开，右行结束，断开启动按钮SB1，按下停止按钮SB3。通过OFF开关常闭右电磁阀和OFF开关左限位开关SQ3，左行电磁阀输出，机械手左行，左行至左限位开关SQ3，左限位开关SQ3断开，左行结束，按下按钮SB3断开开关。常闭关断开关，右行电磁阀和左行电磁阀组成一个块。手动操作左/右行程序，如图1所示。
4.1.2自动操作程序设计
经过主程序，按下单周期自动操作SB5按钮，跳转到自动操作子程序，SB5接通使得M0.0置0。自动操作开始，如图2所示。
5系统运行测试
系统的试运行分为手动和自动两种方式。在硬件上调试PLC需要一个电源和西门子S7-200 Smart PLC，连接后，通电。在软件中找到CPU，然后闪烁指示灯，连接没有问题，然后单击确定。然后单击下载、比较，最后单击运行。结果表明，系统在两种模式下运行稳定。
6总结
本系统采用西门子S7-200 Smart PLC控制机械手的运动，精确地完成伺服电机驱动器和气动系统的操作，使机械手能够按照最先设计好的程序运动，完成对生产线上工件的抓取。
参考文献
[1]乐伟伟，沈晓冬.基于PLC气动机械手控制系统设计[J].工业技术，2017： 41，8.
[2]晁黎明.基于PLC的机械手控制系统设计[J].机械与电子，2019，93-95.
[3]黄刚，唐敏.磁性传感器的应用于技术动向[J].传感器世界，2019，5-6.
[4]李家书.气动技术的应用[J].液压气动与密封，2019，6-7.
[5]于群，孙方成，石宏.基于PLC的气动机械手控制系统设计[J].沈阳航空航天大学学报，2017：60-65.
[6]朱彬.基于PLC的气动机械手控制系统设计[J].数字通信世界，2017 （05）：266-267.
[7]崔坚.西门子S7可编程控制器—STEP7编程指南[M]，北京：机械工业出版社，2019：1～90.