在工业生产中，利用气动机械手将工件从一条流水线搬运至另一条流水线。为实现机械手的自动控制，介绍一种基于PLC 的气动机械手控制系统。
1、气动机械手的工作过程
气动机械手搬运工件工作过程示意图如图1。图中传送带A、B 分别由电动机M1、M2 驱动。其中，传送带A 为步进式传送，每当机械手从传送带A 上取走一个工件时，该传送带向前步进一段距离，以便机械手在下一个工作循环中取走下一个工件。

图 1 气动机械手搬运工件工作过程示意图
气动机械手的具体工作流程如下：按下启动按钮—>机械手上升→机械手上升到位信号→机械手左旋→机械手左旋到位信号→机械手下降→机械手下降到位信号→传送带A 运行→当检测传送带A 有工件通过，机械手抓物夹紧→机械手上升→机械手上升到位信号→机械手右旋→右旋到位信号→机械手下降→机械手下降到位信号→机械手松开，将工件放在B 传送带上。至此，机械手完成一个工作循环过程。
2、气动机械手的控制要求
在气动机械手的工作过程中，气动机械手的回转运动由气动阀YV1、YV2 控制，机械手的上、下运动由YV3、YV4 控制，机械手的夹紧与放松由气动阀YV5、YV6 控制。其中到位信号分别是：手臂右旋到位行程开关为SQ3，手臂左旋到位行程开关为SQ2，手臂上升到位行程开关为SQ4，手臂下降到位行程开关为SQ5。用PLC 控制后，气动机械手的动作要求为：
(1) 机械手在原始位置时（右旋到位）SQ1 动作，按下启动按钮，机械手爪松开，传送带B 开始运动，机械手手臂开始上升。
(2) 机械手上升到上限位置，状态开关SQ4 动作，上升动作结束，机械手开始左旋。
(3) 机械手左旋到左限位置，状态开关SQ2 动作，左旋动作结束，机械手开始下降。
(4) 机械手下降到下限位置，状态开关SQ5 动作，下降动作结束，传送带A 启动。
(5) 传送带A 向机械手方向前进一个工件的距离后停止，机械手开始抓物。
(6) 机械手抓物夹紧，机械手开始上升。
(7) 机械手上升到上限位置，状态开关SQ4 动作，上升动作结束，机械手开始右旋。
(8) 机械手右旋到右限位置，状态开关SQ3 动作，右旋动作结束，机械手开始下降。
(9) 机械手下降到下限位置，状态开关SQ5 动作，机械手松开，放下工件。
(10) 机械手放下工件后，经过适当延时，一个工作循环过程完毕。
3、PLC输入/输出地址分配表
根据气动机械手的控制要求，确定PLC 的输入、输出地址分配表如表1。
表1 PLC 的输入、输出地址分配表

器件代号	地址	功能说明
SQ1	%I0.2	夹紧动作限位行程开关
SQ2	%I0.3	左旋动作限位行程开关
SQ3	%I0.4	右旋动作限位行程开关
SQ4	%I0.5	上升限位行程开关
SQ5	%I0.6	下降限位行程开关
S	%I0.7	物品检测开关
SB0	%I0.0	启动按钮
SB1	%I0.1	停止按钮
KM1	%Q0.0	传送带A电机线圈
YV1	%Q0.1	驱动手臂左旋
YV2	%Q0.2	驱动手臂右旋
YV3	%Q0.3	驱动手臂上升
YV4	%Q0.4	驱动手臂下降
YV5	%Q0.5	驱动手臂夹紧动作
YV6	%Q0.6	驱动机械手放动作

4 I/O电气接口图
气动机械手PLC 的I/O 电气接口如图2。SQ1 ～SQ5 行程开关、开关S 和按钮SB0～SB1 分别接PLC 的%I0.2～%I0.6、%I0.7、%I0.0～%I0.1输入，输出%Q0.0～%Q0.6 分别接传送带A 的电机线圈和电磁阀的YV1～YV6。

图2 气动机械手PLC 的I/O 电气接口图
在气动控制回路使用时，要求：
(1) 先将气泵启动，待压力到整定值后，分别在气阀的两头加上24V 电压，应保证上、下气缸、机械手爪气缸及回转气缸正确动作。
(2) 各部分没有问题，接口电路图连接正确。
5、软件实现
机械手的动作过程是顺序动作，每一步工艺均是在前一步动作完成的基础上，再进行下一步的操作，所以控制程序采用了移位指令方法编程，控制机械手的PLC 梯形图如图3。

图3 控制机械手的PLC 梯形图
该系统方便地实现了气动机械手的自动控制，提高了生产的自动化程度和速度，减轻了工人的劳动强度，节约了人力资源，具有很强的实用性。