PLC控制的工业机械手在自动化生产线中的应用研究
基于PLC的工业机械手自动化控制系统设计研究

基于PLC的工业机械手自动化控制系统设计研究作者:莫凡珣,张佳,孙乐涛来源:《今日自动化》2021年第12期[摘要]文章以工业机械手自动化控制系统设计作为切入点,叙述PLC可编程逻辑控制器技术的工作原理、主要应用及核心优势,探讨基于PLC技术的自动控制系统设计方法,阐述机械手轨迹规划、硬件结构、软件程序3方面的设计要点。
旨在提升工业机械手的控制精度与强化运动控制能力,更好地替代人工完成复杂条件下的生产活动,推动工业机器人技术体系的创新发展。
[关键词]PLC技术;工业机械手;自动化控制;系统设计[中图分类号]TP241;TP273 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487(2021)12–00–02Research on the Design of Automatic Control Systemfor Industrial Machinery Based on PLCMo Fan-xun,Zhang Jia,Sun Le-tao[Abstract]This paper takes the automatic control system design of industrial manipulator as the starting point, describes the working principle, main application and core advantages of PLC programming logic controller technology, discusses the design method of automatic control system based on PLC technology, and expounds the design points of manipulator trajectory planning,hardware structure and software program.The aim is to improve the control accuracy of the industrial manipulator and strengthen the movement control ability, better replace the manual completion of the production activities under complex conditions, and promote the innovative development of the industrial robot technology system.[Keywords]PLC technology; industrial manipulator; automatic control; system design1 PLC技术应用概述1.1 PLC工作原理PLC是一种以可编程控制器为核心设备,替代继电器完成逻辑运算控制,具备顺序控制与计数控制等多项控制方法,适用于恶劣工业环境的一种新型控制技术,通过数字式或模拟式的输入输出值来实现控制目的。
PLC在机械手控制系统中的应用

PLC在机械手控制系统中的应用PLC在机械手控制系统中的应用机械手是通过电气信号控制系统,以柔性、快速、精准的方式实现物品的抓取、移动和放置等动作的高科技装备。
机械手控制系统是机械手的核心部件,也是机械手实现智能化、自动化生产的基础。
PLC(可编程控制器)是应用最为广泛的控制器之一,它在机械手控制系统中起着至关重要的作用。
本文将介绍PLC在机械手控制系统中的应用。
一、PLC的基本原理PLC是一种可编程的数字电子控制器,它具有灵活性、可靠性、可扩展性、可编程性等特点。
PLC的核心是CPU(中央处理器),其功能主要包括信号采集、信号处理、运算、控制输出等。
PLC将实现控制的程序经过编程装载到内部存储器中,通过读写操作,将输入信号经过处理和比较后产生输出信号,实现对机械手的控制。
二、PLC在机械手控制系统中的应用1.控制机械手的运动机械手的运动包括关节运动和连杆运动,这些运动是由电机驱动的。
PLC可以根据机械手的设计规格,编写相应的运动控制程序,实时监测机械手各个关节的运动位置、速度和加速度等参数,并在需要的时候改变机械手的运动速度和位置,从而控制机械手的运动轨迹和抓取动作。
2.检测机械手与工件的距离和力度机械手与工件之间的物理接触是实现抓取、移动和放置的重要环节。
因此,PLC在机械手控制系统中的另一个应用是检测机械手与工件之间的距离和力度。
PLC可以通过搭载各种传感器来实现对机械手与工件之间的距离感知和力度监测,这些传感器包括接近开关、压力传感器、负载传感器、激光测距仪等。
3.控制机械手的柔顺性和定位精度机械手的工作环境往往比较复杂,需要具有一定的柔顺性和定位精度。
PLC可以通过编写自适应控制算法,在机械手的运动过程中实现柔顺性和定位精度的控制,从而保证机械手在不稳定的环境下的正常运行。
4.采集和处理数据机械手的控制系统中,常常需要采集和处理大量的电气信号和工艺数据,以便进行控制和优化。
PLC具有强大的数据采集和处理能力,能够实时采集、传输各种类型的数据信号,通过编程实现对数据的处理和分析,实现对机械手控制系统的优化和智能化。
基于PLC的上下料机械手

基于PLC的上下料机械手一、本文概述随着工业自动化技术的快速发展,可编程逻辑控制器(PLC)在工业自动化领域中的应用越来越广泛。
基于PLC的上下料机械手作为自动化生产线的重要组成部分,其设计和实现对于提高生产效率、降低生产成本、优化劳动力结构等方面具有重要意义。
本文旨在探讨基于PLC的上下料机械手的设计原理、系统构成、控制策略以及实际应用等方面,以期为读者提供一个全面而深入的了解。
本文将介绍基于PLC的上下料机械手的总体设计方案,包括机械结构、传动系统、控制系统等关键部分的选型与配置。
在此基础上,详细阐述PLC在上下料机械手控制中的核心作用,包括逻辑控制、运动控制、输入输出控制等方面。
接着,本文将探讨基于PLC的上下料机械手的控制策略,包括控制算法的选择、控制参数的优化以及运动轨迹的规划等。
还将分析基于PLC的上下料机械手的实际应用情况,包括在各类生产线中的应用案例、实际应用效果以及存在的问题和改进方向等。
通过本文的阐述,读者可以深入了解基于PLC的上下料机械手的设计原理、系统构成、控制策略以及实际应用等方面,为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
本文也希望能够激发更多学者和工程师对基于PLC的上下料机械手的研究兴趣,推动该领域的技术创新和发展。
二、上下料机械手的基本原理基于PLC(可编程逻辑控制器)的上下料机械手是一种自动化设备,主要用于生产线上的物料搬运和定位。
其基本原理是通过PLC控制器对机械手的运动进行编程和控制,实现机械手的精确抓取、搬运和放置物料。
上下料机械手通常由执行机构、驱动系统和控制系统三部分组成。
执行机构是机械手的主体部分,负责实现物料的抓取和放置动作。
驱动系统为执行机构提供动力,包括电机、减速器等,使机械手能够按照预设的路径和速度进行运动。
控制系统是上下料机械手的核心,由PLC控制器、传感器和输入输出模块等组成。
PLC控制器负责接收外部信号,如生产线的启动、停止指令,以及传感器的反馈信号,如物料的位置、大小等信息。
PLC在工业机械手的应用研究

PLC在工业机械手的应用研究摘要:工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
plc控制机械手体积小且可以在现场修改和调试程序,达到对生产要求的随时改变;因此应用plc控制机械手可以实现各种规定的工序动作,可以简化控制线路,节省成本,提高劳动生产率。
关键词:可编程控制器机械手步进电机精确定位机械手顾名思义他能够实现人类手的部分功能,可以按设计的目的要求实现相关的动作,比如抓取物料,搬运东西等一些简单的动作。
这种自动化装置可以代替生产车间里面繁重的人力劳动以及代替工人在一些高危环境,高危行业里面进行作业。
工业机械手是近年来发展起来的高科技设备,它涉及机械,力学,自动控制,传感器,计算机等领域,是一个跨学科的综合性技术。
由于机械手在工业部门的强大作用,必然为国民经济领域带来广泛的发展空间。
为此对工业机械手的研究显得很有必要。
机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。
构成机械手传动及控制的主要部件是:步进电机及其驱动器,plc,直流电机驱动及其他部分。
现将主要部分主要功能介绍如下。
1 步进电机步进电动机是将数字信号转换成机械运动的执行元件;是一种常用的动力驱动设备。
步进电机的工作原理:在a相的a(+)、a(-)分别接+5v电源和-5v电源,在b相的b(+)、b(-)分别表示接+5v电源和-5v电源。
当a相与b相按图1-1-1所示顺序通以正负5v电源时,步进电机的定子磁极部分将会在磁极以及相邻磁极之间按顺序感应出一对旋转的磁极与转子的永磁铁相对应,从而通过转矩拉动转子产生步进运行。
这样,通过通电次序的改变达到改变步进电机的运行拍数、运转方向和运转速度。
假定步进电动机正转运行的通电次序为顺时针,则典型的两相八拍步(两相八拍通电规律如图1-1-2)进电动机正转的通电状态的变化规律是:a(+)→a(+)b(-)→b(-)→b(-)a(-)→a(-)→a(-)b(+)→b(+)→a(+)b(+)→a(+)2 可编程控制器可编程控制器(简称plc):它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。
plc实验报告机械手

plc实验报告机械手PLC实验报告:机械手的控制与应用引言:PLC(可编程逻辑控制器)是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备,它能够根据预设的程序和输入信号,控制输出信号的状态,实现机械设备的自动化运行。
本实验报告将着重介绍PLC在机械手控制与应用方面的实验过程、结果和分析。
一、实验目的本次实验的目的是通过PLC控制机械手的运动,实现对物体的抓取和放置操作。
通过实验,我们可以了解PLC在机械手控制中的应用,掌握PLC编程的基本原理和方法。
二、实验装置与步骤实验装置包括PLC控制器、机械手、传感器和执行器等。
实验步骤如下:1. 连接PLC控制器和机械手,确保电气连接正确。
2. 编写PLC程序,包括机械手的运动控制和传感器的信号检测。
3. 将程序下载到PLC控制器中,进行调试和测试。
4. 通过输入信号触发PLC程序,观察机械手的运动情况。
三、实验结果与分析在实验过程中,我们成功地实现了对机械手的控制,完成了物体的抓取和放置操作。
通过编写PLC程序,我们可以根据传感器的信号状态来控制机械手的动作,实现对物体的精确控制。
在实验中,我们还发现了一些问题和改进空间。
首先,机械手的运动速度有待提高,特别是在高速运动时,存在一定的抖动和不稳定性。
其次,对于不同形状和重量的物体,机械手的抓取效果有所差异,需要进行进一步的优化和调整。
四、实验应用与展望机械手在工业生产中有着广泛的应用前景。
通过PLC的控制,机械手可以实现对各种物体的抓取、搬运和放置操作,提高生产效率和质量。
未来,随着科技的不断发展,机械手的应用领域将进一步扩大,包括医疗、物流、仓储等领域。
此外,我们还可以进一步改进机械手的控制算法和机械结构,提高其运动速度和精度。
通过引入视觉传感器和人工智能技术,机械手可以更加智能化地进行操作,适应更复杂的环境和任务需求。
结论:本次实验通过PLC控制机械手的运动,实现了对物体的抓取和放置操作。
实验结果表明,PLC在机械手控制中具有重要的应用价值。
PLC控制机械手在自动化生产中的应用

PLC控制机械手在自动化生产中的应用关键词:PLC 机械手自动化生产程序设计前言:机械手搬运工件全过程由悬臂气缸、手臂气缸、气爪气缸、和旋转气缸四个气缸之间的动作组合来完成。
要使机械手能按要求完成工件的搬运,首先要考虑该装置是否能安全运行,在安全运行的基础上再考虑运行效率的问题,最后考虑操作控制是否简捷方便。
这是编写生产设备控制程序时必须考虑的三要素。
1 机电设备的初始位置很多机电设备都需要设置初始位置,当设备中的相关部件不在初始位置时,设备就不能启动运行。
如汽车发动时,离合器必须在“离”的位置或挡位必须在“空挡”的位置,否则会造成汽车发动机带负荷启动而损坏零件;也可能会因为方向盘没有打好造成汽车乱跑的事故。
为了保证设备和人生安全,机电设备必须设置初始位置。
任何有程序控制的机械设备或装置都有初始位置,它是设备或装置运行的起点。
初始位置的设定应结合设备或装置的特点和实际运行情况进行,不能随意设置。
机械手的初始位置要求所有汽缸活塞均缩回。
由于机械手的所有动作都是通过气缸来完成的,因此初始位置也就是机械手正常停止的位置。
因为停止的时间可能比较长,如果停止时气缸活塞杆处于伸出状态,活塞杆表面长时间暴露在空气中,容易受到腐蚀和氧化,导致活塞杆表面光洁度降低,引起汽缸的气密性变差,因此初始位置要求所有汽缸活塞杆均缩回,保证了汽缸的正常使用寿命。
从安全的角度出发,汽缸的稳定工作也保证了机械手的安全运行。
由于机械手的旋转汽缸没有活塞杆,初始位置机械手的悬臂汽缸如果停留在右限位也是可以的。
2 气爪在抓取工件前后和放置工件前有延时这种设计思路唯一的目的是让气爪能稳定可靠地抓取和放置工件。
因为气爪较小,当手臂气缸活塞杆下降到下限位传感器接收到信号时,直接驱动气爪夹紧,一方面显得很仓促,另一方面要夹准工件,对设备的调试精度要求很高:首先要将气爪的中心于工件停留位置的中心对准,然后又要确保每次送过来的工件停留位置一致,另外手臂气缸下限位传感器安装的位置要合适,偏高会造成手臂气缸活塞杆的行程没到底就驱动气爪夹紧,工件会被气爪撞击。
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文

《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展,PLC(可编程逻辑控制器)已成为工业控制领域中最重要的技术之一。
工业机械手作为自动化生产线上重要的执行机构,其运动控制系统的设计直接关系到生产效率和产品质量。
本文将详细介绍基于PLC的工业机械手运动控制系统设计,包括系统架构、硬件配置、软件设计以及实际应用等方面。
二、系统架构设计基于PLC的工业机械手运动控制系统采用分层式结构设计,主要包括上位机监控系统、PLC控制器和机械手执行机构三个部分。
其中,上位机监控系统负责人机交互、数据监控和系统管理等功能;PLC控制器负责接收上位机指令,控制机械手的运动;机械手执行机构包括电机、传感器、气动元件等,负责完成具体的动作。
三、硬件配置1. PLC控制器:选用高性能、高可靠性的PLC控制器,具备强大的运算能力和丰富的I/O接口,以满足机械手运动控制的需求。
2. 电机:根据机械手的具体需求,选用合适的电机类型和规格,如伺服电机、步进电机等。
3. 传感器:包括位置传感器、速度传感器、力传感器等,用于检测机械手的运动状态和外部环境信息。
4. 气动元件:包括气缸、电磁阀等,用于实现机械手的抓取和释放等功能。
四、软件设计1. 编程语言:采用PLC的编程语言,如梯形图、指令表等,进行程序编写和调试。
2. 控制算法:根据机械手的运动需求,设计合适的控制算法,如PID控制、轨迹规划等,以实现精确的运动控制。
3. 上位机监控系统:开发上位机监控软件,实现人机交互、数据监控和系统管理等功能。
监控软件应具备友好的界面、实时的数据显示和报警功能。
4. 通信协议:建立PLC控制器与上位机监控系统之间的通信协议,实现数据的实时传输和交互。
五、实际应用基于PLC的工业机械手运动控制系统在实际应用中表现出良好的性能和稳定性。
通过上位机监控系统,操作人员可以方便地监控机械手的运动状态和生产数据。
PLC控制器根据上位机的指令,精确地控制机械手的运动,实现高精度的抓取、搬运、装配等任务。
plc机械手实验报告

plc机械手实验报告PLC机械手实验报告引言:PLC(可编程逻辑控制器)机械手是一种自动化控制系统,它通过编程来控制机械手的运动和动作。
本次实验旨在通过搭建一个基于PLC的机械手系统,探索其在工业自动化中的应用。
一、实验目的本次实验的主要目的是熟悉PLC机械手的基本原理和操作方法,了解其在工业生产中的应用,并通过实际操作来加深对PLC机械手的理解。
二、实验器材本次实验所使用的器材包括PLC控制器、机械手、传感器、电源等。
三、实验步骤1. 搭建机械手系统:首先,将机械手与PLC控制器相连接,并将传感器与机械手连接,确保各个部件之间的正常通信。
2. 编写PLC程序:根据机械手的运动要求,编写PLC程序,包括机械手的起始位置、目标位置、运动速度等参数。
通过PLC编程软件,将程序下载到PLC控制器中。
3. 调试机械手系统:启动PLC控制器,通过操作界面对机械手进行调试。
观察机械手的运动轨迹,检查是否符合预期要求。
如有需要,可以进行调整和优化。
4. 测试机械手功能:通过给定的输入信号,测试机械手的各项功能是否正常。
例如,通过传感器检测物体的位置,判断机械手是否能够准确地抓取和放置物体。
5. 实验数据记录与分析:记录实验过程中的数据,如机械手的运动轨迹、抓取物体的成功率等。
通过对数据的分析,评估机械手系统的性能和稳定性。
四、实验结果与讨论经过实验,我们成功搭建了一个基于PLC的机械手系统,并进行了相关测试。
通过观察机械手的运动轨迹和测试结果,我们可以得出以下结论:1. PLC机械手具有较高的精度和稳定性,能够准确地执行各项任务。
通过编写PLC程序,我们可以实现机械手的自动化控制,提高生产效率。
2. 机械手的运动速度可以根据实际需求进行调整,以适应不同的生产环境。
通过调整机械手的运动速度,我们可以提高生产效率,减少生产成本。
3. 机械手的抓取和放置功能表现出较高的准确性和稳定性。
通过传感器的检测,机械手能够准确地抓取和放置物体,避免了人工操作的误差。
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PLC控制的工业机械手在自动化生产线中的应用研究
摘要:工业机械是一种先进的机械设备,其在现代工业中应用比较广,而且对机械设备自动化生产有着促进作用。
本文对基于PLC的工业机械手在自动化生产线中的应用进行了介绍,希望可以帮助工业企业的工作人员更好的掌握机械手控制技术,制定出性价比高、编程简单的应用方案,促进现代化工业企业可以更好的发展。
对机械手的控制有软、硬件两种不同的方式,在选择时要结合工程实际情况,这样才能提高工业机械手应用的效率以及质量。
关键词:PLC;工业机械手;自动化;生产线;控制
工业机械手是一种可以模仿人手进行操作的机器,在设定程序后,工业机械手可以完成指定的动作,可以按照一定轨迹代替人手进行工作,其可以完成简单的抓取动作,还可以搬运货物,是一种可以从事焊接、装配等工艺的机械设备。
在现代工艺自动化生产线上应用机械手,可以代替人进行重复劳动,而且提高了工作效率,其可以在危险的环境下进行作业,可以有效降低工业生产中安全事件出现的概率,还可以保护工业企业员工的人身安全。
基于PLC工业机械手的控制系统,具有造价低、效用高的优点,在不断改进的过程中,还可以提高系统的通用性。
1.工业机械手概述
工业机械手是现代工业机器人的一种,在提高社会生产力水平方面发挥了非常积极的作用。
尤其是工业自动化生产线中,机械手更是一个不可或缺的重要设备。
例如在机械制造业的生产线上,机械手可以实现自动化的工件装卸与搬运,大大的提高了生产线效率,节省了大量的劳动力成本。
近些年,PLC技术逐渐被应用在工业机械手的结构模块设计中,进一步的提高了机械手的自动可控性与可靠性。
目前较为常用的几种工业机械手主要有ABB、KUKA、FANUC、MOTOMAN等几种类型的机械手。
2.PLC的概念及其应用
所谓PLC,就是指可编程控制器,其核心是微处理器,主要利用了数字运算技术和计算机编程技术,能够形成一个可以通过设定程序而进行自动化控制的电子系统装置。
目前PLC在工业设备上的要应用已经十分广泛。
而PLC之所以会有如此广泛的应用,在很大程度上是因为其具备较强的应用优势。
即其不但具有很强的抗干扰能力和较高的可靠性,而且其控制系统的结构较为简单,编程设计方便简单,能够在多种机械设备中应用。
另外,在后期的运行中,PLC无需进行复杂的维护,只需要简单维护,并根据需要对编程进行改进即可。
3.PLC控制的工业机械手在自动化生产线中的应用
3.1工业机械手的工作原理
机械手控制系统的运转是一个不断循环的过程,起点一般是机械手的左高位。
机械手在左高位启动后会先出现下降动作,在下降到工件位置后会自动停止,还会将工件夹紧,并搬运到指定位置。
在夹住工件后机械会上升,在上升到固定位置后向右偏移,移动到设定位置后会继续下降,然后将工件放到设定好的位置上。
在完成这项动作后,机械手会继续重复这一组动作,不断的循环,直到完成所有搬运的工作。
机械手控制与设定的PLC程序有较大关系,一般机械手多进行一些简单的夹紧以及搬运工作,所以在对其进行PLC程序设计时,一定要控制好其运动轨迹。
3.2 PLC控制机械手的控制方案设计
以某工厂自动化生产线中所使用的机械手为例,其主要结构是由机械手手臂、步进电机以及工作台组成,其中机械手的手臂伸张转动、手爪的张合抓放均是以步进电机为主要驱动。
其中水平和垂直的操作均是由步进电机来控制,而机械手底盘的旋转则是由总电动机来控制,抓取物体时对电磁阀的控制则采用气动形式。
该机械手在本生产线中主要起到工件传送的作用。
在PLC控制系统设计中,我们根据传送动作的先后顺序编写了相应的控制编程,来实现对各个结构的控制。
另外,为了使动作准确,机械手安装了限位开关SQ1,SQ2,SQ5,SQ6,分别对机械手进行下降,上升,右行,左行等动作的限位,并给出了动作到位的信号。
SQ3,SQ4为原点位置和终点位置的光接近开关,如图1 所示。
3.3气动机械手PLC的控制要求
①气动机械手的升降和左右移动分别由不同的双线圈电磁阀实现,电磁阀线圈失电时能保持原来的状态,必须驱动反向德线圈才能反向运动。
②上升、下降的电磁阀线圈分别为YV1、YV2;右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4;③机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现,线圈通电夹紧,断电松开;④机械手的夹钳的松开,夹紧通过延时1.7s实现⑤机械手的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现。
3.4机械手的具体工作流程
PLC控制的工业机械手的具体工作流程,如图2所示:
图2中为一个将工件由一处传送到另一处的机械手的工作流程,上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
当某个电磁阀线圈通电,就一直保持现有的机械动作,例如一旦下降的电磁阀线圈通电,机械手下降,即使线圈再断电,仍保持现有的下降动作状态,直到相反方向的线圈通电为止。
另外,夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成,线圈通电执行夹紧动作,线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位和左、右限位开关。
3.5系统的软硬件设计
在该机械手的工作运行中,软硬件的设计是非常关键的影响因素。
一般在PLC控制的工业机械手的硬件设计上,要特别注意做好输入、输出点地址的分配以及PLC外围接线的方法。
而在软件设计上,则应特别注意编程的流畅性与可靠性,以免降低机械手的灵活性。
3.6机械手在应用中的维护
PLC控制的机械手在执行系统设置的各项工作时,动作完成情况与控制器的灵敏度有较大的关系,所以,设计人员一定要控制好控制器的位置,这样才能保证机械手完成各项工作。
当控制器出现故障后,检修人员一定及时的维护或更换。
为了不影响工业生产,工作人员需要提高效率,在按下起动按钮后,机械手会进行单周期的运动停止,这可以保证维修的安全性,在按下暂停按钮后,对机械手的操纵也会自动停止,而再次按下启动按钮必须是手工操作才能执行,工业机械手会返回起点重新工作,继续单周期运作,进行循环操作。
另外,为了保证机械手的正常运行,技术人员还需要对控制系统进行完善,对机械手进行定期检修。
4.结束语
本文对基于PLC的工业机械手在自动化生产线的应用情况进行了介绍,工业机械手是一种先进的机器设备,其可以代替人手进行搬运等操作,可以在危险的环境下作业,不但提高了作业的工作效率,还保证了工作人员的人身安全。
为了保证工业机械手发挥最大的效用,需要提高其设计以及制造的水平,相关技术人员一定要不断的完善设备,增强工业机械手的功能以及性能。
基于PLC的控制系统想要稳定的运行,一定要做好硬件与软件设计工作,将工业机械手应用在现代工业自动化生产中,是工业发展的必然趋势,对提高工业企业的经济效益有着促进作用。
参考文献:
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