装配线机械手电气混合自动化控制核心分析
摘要：本文以装配线机械手为主题，探讨电气混合控制核心方面的问
题。首先对装配机械手控制系统进行了简单的介绍，主要从装配
机械手结构动作分析、气动回路设计、装配机械手电控系统、程
序设计方面说明了电气混合控制系统的控制情况。希望通过本文
初步分析，可以引起更多的关注与交流，为该方面的理论研究工
作、设计实践工作提供一些有价值的信息，以供参考。
【关键词】装配线 机械手 电气混合 控制核心
现代工业中大量应用到了机器设备，伴
随我国经济发展、现代化建设的初步完成及城
市化水平的不断提升，加之信息技术的大量发
展与应用、电气工程智能化的发展与应用，都
有效的促进了工业产业向着新型的工业 4.0 方
向转型；在现代工业中，自动化不仅成为了重
要组成部分，也由此带动了工业化的飞跃式发
展，这不仅体现了科技创新带来的益处，也反
映出我国的综合实力的提升与工业化水平的不
断提高。因此，应该对我国的电气工程及其自
动化的经验做一些总结，并且通过其发展阶段，
对其发展趋势做出正确的评估。
1 概述
通常情况下，较为常见的机械手类型为
搬运物料机械手，从结构方面看，它主要以三
自由度圆柱坐标型为主，可分为水平手臂、腰
部、机座、垂直手臂、气爪等，较为常见，现
在市面上所售的服务员机器人、清理垃圾机器
人等都与此相关。与搬运物料的机械手不同，
在装配机械手方面有着更为独特的侧面。从动
力应用的角度看，气压传动优于油压传动，可
以做到清洁、价格低廉等；从现实的工业生产
中可以看到汽车制造、半导体加工制造等领域
在能源的选择上有了很大的进步，注重环保与
节约成本；与之相比，电气混合控制系统，则
是利用电、气两种能源传动系统优势之结合而
创造出的新型控制系统。
2 装配机械手的气动与电动控制
2.1 装配线机械手结构动作与气动回路
装配机械手在自动化生产方面应该极为
广泛，驱动由气动系统实现，从控制方法看，
基于可编程控制器。在气动机械手结构方面，
装配线机械手电气混合自动化控制核心分析
文/于文 张贞
本文以装配线机械手为主题，
探讨电气混合控制核心方面的问
题。首先对装配机械手控制系统
进行了简单的介绍，主要从装配
机械手结构动作分析、气动回路
设计、装配机械手电控系统、程
序设计方面说明了电气混合控制
系统的控制情况。希望通过本文
初步分析，可以引起更多的关注
与交流，为该方面的理论研究工
作、设计实践工作提供一些有价
值的信息，以供参考。
摘
要
有三个气缸、一个摆动气马达。从生产工艺要
求来分析，这个气动机械手的应用程序或者逻
辑顺序可以依次表述为：立柱下降、伸臂、夹
紧工件、缩臂、立柱顺时针转、立柱上升、放
开工件、立柱逆时针转。
2.2 装配线机械手电控制系统与程序设计
可编程控制器是装配机械手程序控制的
核心部分，以机械手、气动系统为准，可以了
解到在电气控制系统中，要求有节点（17个）、
输入点（10 个）、输出点（7 个）、输出入供
电电压（DC24V），因此，需要选择与之相适
应的主控模块，如松下 FPO-C16 可编程控制
器即属此列。从原理方面看，电控主要是系统
工作启动、停止按钮、各气动执行机构极限限
位开关可充当主控模板，并与输入的相关地址
端子相对应，然后通过输出地址所对应的端子，
完成整个动作。注意在开始或停止其循环工作
时，需对初始准备状态加以恢复或开启。
2.3 软件设计
（1）以基于 PLC 的配装机械手混合驱动
程序为主题，先对气动伺服控制程序进行设计，
然后再进行 PLC 控制程序的设计；
（2）选择 Record Select 模式，设定气缸
位移、与程序输入端状态间的对应关系，再编
写气动伺服程序；
（3）在 PLC 控制程序设置方面，要求对
立柱下降、伸臂、夹紧工件、缩臂、立柱顺时
针转、立柱上升、放开工件、立柱逆时针转的
整个工序进行一个全面的数据编写，这方面的
编写根据编码系统即可完成，或者可以采用较
为简便的控制系统，进行所需参数的填写，从
而完成软件设计。
2.4 模拟实验的可能性
如果在具体的设计中因各种因素的关联
性差，而不能有效的达到标准，或者在较为简
陋的情况下，则可以根据以上所说的原理，利
用计算机相关设计软件，构建起实验模型，利
用数据来达到对这一设计的虚拟实现；另一方
面，若设计完成也可以根据虚拟设计的思路将
其进行保存或者试运行，为真实的理论应用到
实践做好考验工作与检查工作，以此保障理论
与实践的有效衔接，减少其间的反复工作，提
升工作效率。
3 展望
由于装配机械手应用普遍性的增加与扩
展，随之而来的将会是统一化的电气工程标准、
完善而独立的自动化系统平台构成，都根据实
际的需求与发展的迫近需要而出现，系统化有
助于增强管理与监督，但是，这种建立在基础
的或基本要求之上的系统并不完善，还需要进
一步从更高远的地方对其进行维护成本的降
减，并集中的将其管理科学化，尽可能的把经
营目标与企业发展协调一致。上文所说的电气
混合控制系统就表明了通用化的自动化系统结
构随着稳定性与高效性的发展必然会出现；尤
其是随着不断的改革与创新、市场的逐渐扩大、
自主研究的能力的提升、信息资源管理水平的
提升，在工业生产、流手线作业方面的节能环
保、低碳经济清洁等皆可以通过装配线机械手
电气混合控制系统的成功应用与大规模运用而
实现。从长远的发展方向看，工业社会的发展
与产业结构的调整，加上金融经济的不断波动，
使人们更加认识到实业的重要性与革新的必要
性，因此，对其应用范围不断扩大，而且会集
中、快速的扩大自动化的技术普及，并推动整
个产业的转型与调整，属于一种资源配置的合
理分配与调整，在未来很有可能以自动化的发
展使我国的工业化水平不断的向 4.0 级迈进。
4 结束语
总而言之，在新的时代就要坚持与时俱
进、因时制宜；以上分析可以了解到电气混合
驱动控制系统，充分的利用了电机伺服、气动
伺服两个控制系统的优势，并将其有力的结合
在一起，这一桥梁或媒介就是 PLC 核心，由
于PLC技术在电气控制中应用的越来越广泛，
它不但提高了工作效率，并保证了其运行的稳
定性与安全性。但是该技术在应用的过程中，
还存在很多问题 , 如线路老化，设备操作不规
范，接触不良等。所以在这方面虽然有了长足
的进步与发展，还是需要不断的加大研究力度，
利用交叉学科知识与新型材料彻底解决掉其中
可能出现的问题。
参考文献
[1] 谢光辉 , 金敉娜 . 自动装配线螺栓紧固机
械手设计 [J]. 制造技术与机床 ,2014(9).
[2] 陆惠玲 , 侯志敏 . 交流接触器组件半自动
生产装配线的设计与研究 [J]. 中国新技
术新产品 ,2014(6).
作者简介
于文（1990-），江苏省扬州市人。现供职于
空军南京航空四站装备修理厂。主要研究方向
为电气。
张贞（1988-），江苏省泰兴市人。现供职于
空军南京航空四站装备修理厂。主要研究方向
为机械设计及液压设计。
