基于PLC的气动机械手控制系统设计
□李建校
尹飞超
贾
旭
李红利
【内容摘要】在工业生产中，机械手能够代替人手完成分拣、搬运、装卸等工作，不但减轻了工人的劳动强度，还可降低制造成
本。本文设计了基于PLC控制器的气动机械手，包括气动机械手结构和控制系统设计。以西门子S7－200SMAＲT型PLC为控制核心，利用WinCCflexibleSMAＲTV3软件设计触摸画面，实现对气动机械手的运行控制和对运行状态的监测，并对设计的控制系统进行调试。
【关键词】气动机械手；PLC；触摸屏【作者单位】李建校，尹飞超，贾旭，李红利；天津工业大学电气工程与自动化学院
气动机械手是现代工业生产中的重要设备，作为工业过程的执行机构，它具有反应快、无污染、经济成本低和不易损坏等特点，其独特的气压传动的方式使机械手在应用中发挥
［1］
能更加便着重要作用。气动机械手以压缩空气作为介质，
［2～3］
。本设计的气动机械手控制系统捷地实现自动化控制
以PLC作为核心控制器，可以实现机械手的上下、左右和抓放动作，完成对物品的搬运，利用触摸屏实现对机械手的监控。该机械手可以应用于现代工业中，实现对零件、材料、货物的搬运和输送。
一、控制系统硬件设计气动系统由气源系统、气动控制元件、气动执行元件、净化元件和各种气动辅助元件组成。控制回路一般包括位置控制回路、压力控制回路、换向控制回路等。本设计的气动机械手系统主要包括气缸、磁性开关和气动夹爪，可以实现对物品的横向和纵向定位以及抓放功能。气动机械手的机械结构主要包括气缸、直线导轨、磁性限位开关和支架等部件，气动机械手结构如图1所示。控制系统以S7－200SMAＲTPLC为核心控制器，磁性开关作为检测元件，用于检测气缸活塞的位置。PLC通过对二位五通双电控电磁阀的控制，最终使机械手完成上升、下降、左移、右移、夹紧、松开等动作。
摸屏画面设计软件为WinCCflexibleSMAＲTV3。设计主要思路与PLC编程相对应，主要有三个界面，主界面对自动模式和手动模式进行选择，监控界面和调试图如图3和图4所示。
图2PLC程序设计流程图
图3
图1
气动机械手结构图
触摸屏监控界面
二、控制系统软件设计
气动机械手控制系统有两种运行模式，自动运行模式和
Q2右移，Q3下手动运行模式。自动运行的过程为Q1右移，
Q4夹取物料，Q3上移，Q1左移，Q2左移，Q3下移，Q4松移，
Q3上移。这是一个周期，开物料，程序会按照此过程进行周
完成机械性的搬运工作，设计过程流程图如图2期循环扫描，
所示。本设计触摸屏采用西门子SmartPanelV3触摸屏，触
图4机械手调试图
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便携式演示仪在交通安全知识和技术普及中的应用
———以伯努利效应演示仪为例
□杨广武
张国刚
张守超
朱
飞
【内容摘要】交通安全知识和技术的普及是当前国家和人民大众均关注的热点问题之一，现有交通安全知识和技术的科普大多
同时结合图片或视频的案例教学方式完成，虽然能够让民众记住这些保障安全的规章制度，但并不能将以讲授式，
在面对突发状况时，并不能有效进行预防和制止。对于非正规教育的科普教其内化于民众自身的知识结构体系，
要充分发挥其以展品为载体的教学优势，以便携式演示仪为基础进行交通安全知识和技术的普及教育，让民众育，
说明便携式演示仪在交通安全知识和技术普及应用认识交通安全相关知识内容。本文以伯努利效应演示仪为例，中的优势和效果。
【关键词】便携式；演示仪；交通安全；伯努利效应【基金项目】“便携式交通安全科普教具的研发”（编号：17KPXMSF00020）研究成果。本文为天津市科学技术普及项目【作者简介】杨广武（1970～），男，黑龙江人；天津中德应用技术大学副教授，硕士
男，天津人；天津中德应用技术大学讲师张国刚（1974～），
张守超（1982～），男，山东人；天津城建大学副教授，博士
江苏人；天津城建大学讲师，硕士朱飞（1983～），
一、引言
随着社会的进步与发展，交通工具在人们生产生活中的
大量的高速公路、地铁、轻轨等建设的蓬勃发作用与日俱增，
为人们带来便捷的同时也带来了安全的隐患。交通安全展，
但若明晰其中蕴含的知识内隐患虽然具有随机性和突发性，
对预防和阻止事故的发生有积极的促进作用。当前，对容，
多以图片于交通安全知识和技术的科普宣传材料多种多样，和视频以及讲授式为主，这样的科普模式能够有一定的宣传
民众能够记住这些安全准则，但只是机械的执行，并不作用，
而全面地杜绝和制止危机的能理解产生安全隐患的本质，发生。
科普作为非正规教育的重要手段之一，以基于展品本身
能够有效提或展品展示为主要教学载体的教学模式为特色，
促进民众对知识本质的理解。现有交通高民众学习的兴趣，
大多数为专业实验设计的大安全知识和技术实物展品不多，
专业性、学术性太强，不适合科普教学，同时这型仪器设备，
不能自动、快速地处理和导出些实验器材多数为动手操作，
实验时间较长，不适合短时间内定量演示。便携式演数据，
三、结语
本设计实现了两种控制方式，即自动运行方式和手动运
通过触摸屏可实现对机械手的运行控制和实时监行方式，
实现对右边货物送往左控。自动运行方式会触发PLC程序，
边的周期性运行；手动运行方式需要对触摸屏上的按钮进行实现对气动机械手的点对点运行。机械手上的限位开操作，
本设计机械手关可实现对运行过程的实时反馈。实验表明，可靠。控制系统运行平稳、
能够将交通安全所蕴含的碎片示仪以教学演示为设计目的，
达到快速、全面、便捷科普的目的。化知识融入到展品中，
二、便携式演示仪在科普活动中应用的优势
（一）便携式演示仪使科普教学地点和时间灵活化。科普教育与学校教育的本质区别即为时间和空间需要具备灵
而便携式演示仪的应用则使科普教育这一特点更加凸活性，
演示方便、效果明显等特点显。便携式仪器以其便于携带、使科普随时随地进行，同时便携式演示仪器能够将科普知识使民众在零散的时间内，能够接受相对系统的科内容整合，
更打破了地域的，使不同地方的民众接受同等普教育，
平衡地区科普资源差异。条件的科普教育，
（二）便携式演示仪使教学方式简易化。便携式演示仪设计的理念为以最简单和直观的形式将物理知识蕴含在演
通过演示实验将碎片化知识整合在观察和探究的示实验中，
操作方便，实验效果显著，科普宣传者经过短时间的过程中，
与传统单纯的讲授和图培训即能熟练应用演示仪进行教学，
能够使知识的讲解变得更加简易，能够片等宣传方式相比，
加深民众对知识本质的理解及知有效提升民众的学习兴趣，
【参考文献】
［1］J］．机械唐少琴．基于PLC的气动机械手控制系统设计［2016，45（5）：51～53设计与制造工程，［2］高艳，高飞．基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统设J］．科技通报，2017，33（9）：105～108计及应用［［3］李建国．往复移动式气动机械手的精确位置控制系统设J］．机床与液压，2015，43（3）：～91计［
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