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[摘 要]本设计利用气动枢纽和PLC控制技术，采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件的特点并进行互补优化。最终实现了蜡模的“涂料——淋砂——涂料——淋砂”的循环工作。经实验证明该系统有一定的应用价值，提高了经济效率。
[关键词]PLC；涂料机械手；系统设计
中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0114-02
0 引言
应用机械手代替人手进行工作，直接减少了很多的劳动力，同时由于机械手可以连续地工作，从某种角度上讲也是对人力资源的一种节省。因此，在综合加工自动生产线上，机械手变得随处可见。而本文设计的涂料机械手也使得生产自动化程度大大提高，而且也降低了工厂的成本，并且促进了生产线的柔性化或和集成化，更有利于提高产品的质量、数量和市场竞争力。
1 涂料机械手总体设计
1.1 涂料机械手的结构和工作原理
涂料机械手属于六个自由度和一个旋转的机械手。可以完成机械手转臂旋转、机械手主臂升降、机械手夹紧及松开工件和机械手转臂在卸料安装新料棒处停转6个自由度的运动。
该机械手属于气动机械手，其主要由固定支撑作用的主轴、主臂、横臂、转臂和夹紧器五部分组成。
具体工作原理是：从初始位置开始旋转
（1）A接近Y（定位）→A执行涂料工艺动作；
（2）B接近Z（并定位）→B执行淋沙工艺动作；
（3）C接近X（并定位）→C执行装卸动作（完成一个动作的循环）。
1.2 涂料机械手工艺流程
本机械手有三个工位，分别为人工工位、涂料工位、淋砂工位。
人工工位是拆卸已完成的工件，安装新料棒，然后按下运行按钮。
涂料工艺动作：初始时，主臂上位，转臂在高位，一切到位后，转臂开始向低位转，主臂向下位运行，同时夹紧器旋转，20秒后，主臂到达下位。然后主臂向上运行，同时转臂向高位运行，20秒后，主臂到达上位。随后主臂向下，转臂向低，此时加紧器反向旋转，13秒后，主臂到达下位。然后主臂向上运行，同时转臂向高位运行，7秒后，此时，主臂、转臂到中间工位，旋转电机停止。完成一个循环。工艺流程图如图2所示。
2 涂料机械手硬件设计
在设计硬件电路时，主要用到的元器件是接近开关、电磁阀、减压阀、气缸。
本次设计采用的是三位五通带中位功能电磁阀。型号为4V330C-10。电压电流为AC220V，5.5A。每个臂2个，共用6个。三位电磁阀的阀芯有三个工作位置，平时不通电，处于微启状态，阀门关阀。阀门还带有手动装置，使得长期关阀时也不需耗电。其采用特殊工业加工，摩擦阻力小，启动气压低，使用寿命长，无需加油润滑，附设手动装置，利于安装调试。三位电磁阀可视为一种结构更为紧凑的双联电磁阀，它很方便地实现三位调节，得到了很多应用。
本设计使用的是三线制直流型接近开关，每个臂6个，共12个。其型号为LJ12A3-4-Z/BX，NPN常开，工作电压为6-36V（DC），动作距离为4（2）mm，最大输出电流为300mA。其通电时所产生的电压降为0.3V左右，主要是输出晶体管导通时的晶体管本身所产生的电压降三线制“开关”静态消耗电流1-2mA。其中接近开关的引线长度在200米以内，以免电压压降过大。
3 涂料机械手软件设计
涂料机械手软件设计方案如下：
方案一：采用以转换为中心的编程方式。这种编程方式与转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，会有很大帮助。
方案二：使用起保停电路的编程方式。使用一些辅助继电器，虽具有易阅读和易差错修改的特点，但它存在着自保护触点，编写的程序复杂且较长。
方案三：采用STL指令的编程方式。STL指令（步进梯形指令）是专门用于步进控制的指令。使用该指令可以使编制顺序控制程序更加方、清晰、直观，而且易于调试和维护，且代码较短。
故本次设计采用的就是STL指令的编程方法，即步进顺控。状态转移图如图3所示：
4 结论
机械手控制系统采用PLC进行控制，大大提高了该系统的自动化程度，减少了大量的交流接触器和硬件接线，且提高了控制系统的可靠性。同时，使用PLC进行控制，可方便更改生产流程，增强控制功能。可以根据工件变化的需要及工艺流程的要求随时更改相关参数，实现控制系统的不同工作需求，也为教学和科研提供了比较理想的平台。
参考文献
[1] 袁玉萍.基于PLC的阀门生产线控制系统[J].哈尔滨工业大学，2009
[2] 刘汉毅.工业PLC控制系统的抗干扰问题探讨[J].科技创新与应用，2013
[关键词]PLC；涂料机械手；系统设计
中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0114-02
0 引言
应用机械手代替人手进行工作，直接减少了很多的劳动力，同时由于机械手可以连续地工作，从某种角度上讲也是对人力资源的一种节省。因此，在综合加工自动生产线上，机械手变得随处可见。而本文设计的涂料机械手也使得生产自动化程度大大提高，而且也降低了工厂的成本，并且促进了生产线的柔性化或和集成化，更有利于提高产品的质量、数量和市场竞争力。
1 涂料机械手总体设计
1.1 涂料机械手的结构和工作原理
涂料机械手属于六个自由度和一个旋转的机械手。可以完成机械手转臂旋转、机械手主臂升降、机械手夹紧及松开工件和机械手转臂在卸料安装新料棒处停转6个自由度的运动。
该机械手属于气动机械手，其主要由固定支撑作用的主轴、主臂、横臂、转臂和夹紧器五部分组成。
具体工作原理是：从初始位置开始旋转
（1）A接近Y（定位）→A执行涂料工艺动作；
（2）B接近Z（并定位）→B执行淋沙工艺动作；
（3）C接近X（并定位）→C执行装卸动作（完成一个动作的循环）。
1.2 涂料机械手工艺流程
本机械手有三个工位，分别为人工工位、涂料工位、淋砂工位。
人工工位是拆卸已完成的工件，安装新料棒，然后按下运行按钮。
涂料工艺动作：初始时，主臂上位，转臂在高位，一切到位后，转臂开始向低位转，主臂向下位运行，同时夹紧器旋转，20秒后，主臂到达下位。然后主臂向上运行，同时转臂向高位运行，20秒后，主臂到达上位。随后主臂向下，转臂向低，此时加紧器反向旋转，13秒后，主臂到达下位。然后主臂向上运行，同时转臂向高位运行，7秒后，此时，主臂、转臂到中间工位，旋转电机停止。完成一个循环。工艺流程图如图2所示。
2 涂料机械手硬件设计
在设计硬件电路时，主要用到的元器件是接近开关、电磁阀、减压阀、气缸。
本次设计采用的是三位五通带中位功能电磁阀。型号为4V330C-10。电压电流为AC220V，5.5A。每个臂2个，共用6个。三位电磁阀的阀芯有三个工作位置，平时不通电，处于微启状态，阀门关阀。阀门还带有手动装置，使得长期关阀时也不需耗电。其采用特殊工业加工，摩擦阻力小，启动气压低，使用寿命长，无需加油润滑，附设手动装置，利于安装调试。三位电磁阀可视为一种结构更为紧凑的双联电磁阀，它很方便地实现三位调节，得到了很多应用。
本设计使用的是三线制直流型接近开关，每个臂6个，共12个。其型号为LJ12A3-4-Z/BX，NPN常开，工作电压为6-36V（DC），动作距离为4（2）mm，最大输出电流为300mA。其通电时所产生的电压降为0.3V左右，主要是输出晶体管导通时的晶体管本身所产生的电压降三线制“开关”静态消耗电流1-2mA。其中接近开关的引线长度在200米以内，以免电压压降过大。
3 涂料机械手软件设计
涂料机械手软件设计方案如下：
方案一：采用以转换为中心的编程方式。这种编程方式与转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，会有很大帮助。
方案二：使用起保停电路的编程方式。使用一些辅助继电器，虽具有易阅读和易差错修改的特点，但它存在着自保护触点，编写的程序复杂且较长。
方案三：采用STL指令的编程方式。STL指令（步进梯形指令）是专门用于步进控制的指令。使用该指令可以使编制顺序控制程序更加方、清晰、直观，而且易于调试和维护，且代码较短。
故本次设计采用的就是STL指令的编程方法，即步进顺控。状态转移图如图3所示：
4 结论
机械手控制系统采用PLC进行控制，大大提高了该系统的自动化程度，减少了大量的交流接触器和硬件接线，且提高了控制系统的可靠性。同时，使用PLC进行控制，可方便更改生产流程，增强控制功能。可以根据工件变化的需要及工艺流程的要求随时更改相关参数，实现控制系统的不同工作需求，也为教学和科研提供了比较理想的平台。
参考文献
[1] 袁玉萍.基于PLC的阀门生产线控制系统[J].哈尔滨工业大学，2009
[2] 刘汉毅.工业PLC控制系统的抗干扰问题探讨[J].科技创新与应用，2013