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基于PLC控制的机械手自动化系统设计

摘要：机械手作为一种自动操作装置，能够通过模仿人体手臂的行为，对特

定物质加以抓取，进而避免繁重的人力劳动。在硬件部分，设计PLC机械手自动

化控制器、数据采集板卡以及模拟数字转换器；并基于PLC采集机械手自动化数

据，建立PPI高级机械手自动化控制协议，实现机械手自动化控制。基于PLC设

计系统控制，能够解决传统系统控制波特率低的问题。

关键词：PLC；工业机械手；自动化控制；波特率

引言

通过工业机械手对特定物质加以抓取，进而避免繁重的人力劳动。从机械手

的发展来看，自动化控制将成为其发展方向。为保证机械手的稳定运行，将PLC

应用在工业机械手自动化控制系统设计中，致力于提高控制波特率。

1PLC技术的相关概述

从本质上来说，PLC技术就是可编程控制器，其自身的计算机技术就是最为

基础的表现。PLC技术是在计算机技术的基础上所发展出来的，并且该技术的逐

步成熟，为电子自动化创造出了一个专业性较强的自动化控制器。目前，PLC技

术已经大量应用在机电自动化控制层面。要实现机电自动化控制，就必须要按照

用户的不同需求，根据规定的命令以及操作流程，以保障设备顺利运行为前提，

进行实际的处理，并通过软件进行有效的控制。

1.1PLC技术特点

PLC技术是结合了多种先进科学技术而产生的，该技术不仅有极强的抗干扰

的能力，其自身的可靠性，也为自动控制功能的实现提供了保障。与传统控制系

统相比，以PLC技术为核心建立的控制系统，能够以更加简洁的方式完成各项操

作，技术人员将拥有更多的精力去处理一些自动控制不易解决的难题。在实际应

用期间，PLC自动控制系统充分利用了梯形图编程的方式，整个系统的安装与调

试相对便捷，操作人员在掌握必要的理论、方法后，只需要通过简单的学习，即

可完成各项基本操作。

1.2PLC技术应用的可行性分析

PLC技术是一种对数字进行运算的电子系统，目前基于PLC技术构建的控制

系统，大多是针对中国工业领域所涉及的生产活动，所以需要考虑到的重点问题，

就是利用可编程序储存器来实现大量工业生产数据的保存和处理、运算等多种操

作指令。除数字运算外，PLC技术还可以通过数字的传输，来实现对工业生产的

全过程的控制，从而保障生产质量和生产效率，为工业生产过程控制提供技术支

持。机电自动化控制通常包含了继电器控制与PLC控制这两种。在生产实践中，

继电器控制的高故障率，让技术人员看到了其在机电控制上的局限性，以继电器

控制系统完成机电的自动化控制已经不能满足工业生产需要；与此同时，PLC技

术展现出的优势，弥补了继电器控制系统的缺陷。

2工业机械手自动化控制系统硬件设计

2.1PLC机械手自动化控制器

在PLC技术的应用下，设计自动化循环控制装置，设计过程中可按照PPI文

本内容，选择可程序设计控制协议，闭路循环设计机械手自动化控制器。综上所

述，完成对机械手自动化控制与循环设计。PLC机械手自动化控制器结构框图，

利用本文设计的PLC机械手自动化控制器，判定机械手自动化循环控制状态，通

过存储子模块接口与程序设计器相连，起到机械手自动化控制的作用。

2.2数据采集板卡

数据采集板卡主要是采集控制所需的模拟量数据，根据系统设计需求，采用

型号为HYVJ-KIB15690数据采集板卡，该数据采集板卡性能高，且数据采集速度

较快，通过一个2路六位模拟量输入模块，采集控制数据，通过ISA总线使服务

器与数据采集板卡互联，即可控制数据采集板卡运行。

2.3模拟数字转换器

数据采集板卡采集到的模拟量数据不符合系统运行需求，在此基础上设计模

拟数字转换器转换采集数据。模拟数字转换器的精准度直接影响此次设计系统控

制的精准度，因此根据系统的需要设计型号为AGVD-SDNV1400的32位半闪速结

构模拟数字转换器，该型号模拟数字转换器不仅具备高速模拟数字转换的功能，

并且AGVD-SDNV1400模拟数字转换器还具有转换保持电路功能。该型号模拟数字

转换器主要性能指标为：20V多电源供电、分辨率为32位、20MSPS最大转换速

率、60ms装换周期、2.5个时钟的转换数据等待时间。

3工业机械手自动化控制系统软件设计

3.1基于PLC采集机械手自动化数据

在软件设计过程中，按照对应设计原则，基于PLC采集