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摘要：在很多国家机械手已广泛地应用于工业、国防、科技、生活等各个领域。在工业生产和其它应用领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温，腐蚀，有毒气体以及人的有限体能等种种劣势的限制，工作效率很低。而机械手问世使这些问题应刃而解。本文正是在这个背景下着重介绍PLC控制下的机械手在实际中的应用。
关键词：PLC 机械手应用 控制
1.PLC在机械手控制中的应用概述
机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置；而可编程控制器（P L c）由于其具有的高可靠性、编程方便、易于使用和修改，易于扩展和维护，环境要求低、体积小巧，安装调试方便，在工业控制中有着广泛的应用。
机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。广泛采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
2.PLC工作原理及其模块的组成
2.1.PLC工作原理
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
2.1.1.输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2.1.2.用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
2.1.3.输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
2.2.模块组成
2.2.1.CPU运算和控制中心起“心脏”作用。
2.2.2.存储器具有记忆功能的半导体电路，分为系统程序存储器和用户存储器。
2.2.3.输入/输出接口
2.2.3.（1）输入接口：
光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。
2.2.3.（2）输出接口
PLC的继电器输出接口电路
2.2.3.（3）还有特别用来输入/输出模拟电流信号和高速脉冲信号的特殊结构。
2.2.3.（4）编程器
编程器分为两种，一种是手持编程器，方便，我们实验室使用的就是手持编程器。
3.基本工作模式及其工作过程简介
3.1.PLC有运行模式和停止模式
3.1.1.运行模式：分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段。
3.1.2.停止模式：当处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。
3.2.PLC工作過程
3.2.1.内部处理阶段：
在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。
3.2.2.通信服务阶段
在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。
3.2.3.输入处理阶段
输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读取所有输入端子的通断状态，并将所读取的信息存到输入映象寄存器中，此时，输入映像寄存器被刷新。
3.2.4.程序处理阶段
按先上后下，先左后右的步序，对梯形图程序进行逐句扫描并根据采样到输入映像寄存器中的结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像寄存器中。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。
3.2.5.输出刷新阶段
程序处理完毕后，将所有输出映象寄存器中各点的状态，转存到输出锁存器中，再通过输出端驱动外部负载。
在运行模式下，PLC按上述五个阶段进行周而复始的循环工作，称为循环扫描工作方式。
4.运行调试
按下启动开关以后，观察六秒钟以后，传送带相应的灯是否亮，相关开关没有动作，；如果灯亮，说明这一步程序正常.接下来按下光电开关观察机械手是否下降，如果机械手下降，程序正常，继续下一步程序检查.压下下降限位开关，不要松开，观察机械手的夹紧检测灯是否同时亮起来，如果灯同时亮了，程序正常，继续下一步检查.看看两秒钟以后机械手是否上升，压下上升限位开关，同时松开之前所压的下降限位开关，观察机械手是否左转，如果灯亮了，说明程序正常，继续下一步检查.以此类推，按下相应的开关，观察机械手有没有响应的动作，指示灯有没有显示知道调试达到预期的效果。
5.小结
本文着重讲解了PLC控制下的机械手的基本组成及其实现过程的概述，相信通过本文的介绍，将会使机械手的在工业生产中推广与应用起到促进的作用。
参考文献
[1]蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.机器人技术，2001， 4
[2]金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机器人发展势态分析.机器人技术与应用，2001， 2
[3]吴振顺.气压传动与控制.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995
[4]马小军.可编程控制器及其应用.南京：东南大学出版社，2007.
作者简介
赵珂，男（1982.6- ）汉族山东济南助理工程师学位：学士
作者工作单位：山东省地矿技工学校
关键词：PLC 机械手应用 控制
1.PLC在机械手控制中的应用概述
机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置；而可编程控制器（P L c）由于其具有的高可靠性、编程方便、易于使用和修改，易于扩展和维护，环境要求低、体积小巧，安装调试方便，在工业控制中有着广泛的应用。
机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。广泛采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
2.PLC工作原理及其模块的组成
2.1.PLC工作原理
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
2.1.1.输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2.1.2.用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
2.1.3.输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
2.2.模块组成
2.2.1.CPU运算和控制中心起“心脏”作用。
2.2.2.存储器具有记忆功能的半导体电路，分为系统程序存储器和用户存储器。
2.2.3.输入/输出接口
2.2.3.（1）输入接口：
光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。
2.2.3.（2）输出接口
PLC的继电器输出接口电路
2.2.3.（3）还有特别用来输入/输出模拟电流信号和高速脉冲信号的特殊结构。
2.2.3.（4）编程器
编程器分为两种，一种是手持编程器，方便，我们实验室使用的就是手持编程器。
3.基本工作模式及其工作过程简介
3.1.PLC有运行模式和停止模式
3.1.1.运行模式：分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段。
3.1.2.停止模式：当处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。
3.2.PLC工作過程
3.2.1.内部处理阶段：
在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。
3.2.2.通信服务阶段
在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。
3.2.3.输入处理阶段
输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读取所有输入端子的通断状态，并将所读取的信息存到输入映象寄存器中，此时，输入映像寄存器被刷新。
3.2.4.程序处理阶段
按先上后下，先左后右的步序，对梯形图程序进行逐句扫描并根据采样到输入映像寄存器中的结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像寄存器中。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。
3.2.5.输出刷新阶段
程序处理完毕后，将所有输出映象寄存器中各点的状态，转存到输出锁存器中，再通过输出端驱动外部负载。
在运行模式下，PLC按上述五个阶段进行周而复始的循环工作，称为循环扫描工作方式。
4.运行调试
按下启动开关以后，观察六秒钟以后，传送带相应的灯是否亮，相关开关没有动作，；如果灯亮，说明这一步程序正常.接下来按下光电开关观察机械手是否下降，如果机械手下降，程序正常，继续下一步程序检查.压下下降限位开关，不要松开，观察机械手的夹紧检测灯是否同时亮起来，如果灯同时亮了，程序正常，继续下一步检查.看看两秒钟以后机械手是否上升，压下上升限位开关，同时松开之前所压的下降限位开关，观察机械手是否左转，如果灯亮了，说明程序正常，继续下一步检查.以此类推，按下相应的开关，观察机械手有没有响应的动作，指示灯有没有显示知道调试达到预期的效果。
5.小结
本文着重讲解了PLC控制下的机械手的基本组成及其实现过程的概述，相信通过本文的介绍，将会使机械手的在工业生产中推广与应用起到促进的作用。
参考文献
[1]蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.机器人技术，2001， 4
[2]金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机器人发展势态分析.机器人技术与应用，2001， 2
[3]吴振顺.气压传动与控制.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995
[4]马小军.可编程控制器及其应用.南京：东南大学出版社，2007.
作者简介
赵珂，男（1982.6- ）汉族山东济南助理工程师学位：学士
作者工作单位：山东省地矿技工学校