近年来伴随着工业自动化范畴的技能革新，三轴机械手广泛地运用在高温、高压等恶劣环境中。三轴机械手的广泛运用，对其运转控制的要求不断提高，精确的定位，结实的抓取、移动已成为机械手运转功能的基本要求。依据PLC的三轴机械手控制体系，以PLC为中心控制器，运用机械臂运动学、步进驱动、触摸屏技能等多项技能，经过对机械手的柔性化规划，完结了机械手的不同操作。

　　三轴机械手控制体系是一种以多轴联动为中心控制使命的实时监控归纳体系[1]。首要由上位机和下位机组成，上位机体系由WinCC和MCGS触摸屏组成，选用TC/PIP协议进行通讯。下位机体系由西门子S7-1200PLC、步进驱动器、步进电机、真空泵、启停按钮、限位开关等组成。

　　参见图1所示，其作业进程为：经过WinCC或MCGS实时设定的空间方位坐标等参数，并结合机械臂控制算法来确认S7-1200控制器的输出信号，再由PLC高速输出口宣布脉冲频率和脉冲个数到步进驱动器，以驱动减速步进电机按指定位移和速度带动各个连杆运动。

　　本规划运用的机器手由三个42步进电机和连杆构成。关于三轴控制机械手,最基本的是要树立运动学模型。关于三轴机械手,运动模型本质上是三维的给定的空间和三个轴的旋转角的坐标，求解三个轴的旋转视点。

　　参见图2所示，左边为什物坐标，右侧图为笼统到坐标系的几许表明。逆解进程便是知道结尾坐标，而求解各个轴的旋转视点，从而转换为步进电机的步进数，运用立体几许，和解析几许常识来进行逆运算剖析如下。

　　依据上述方程式，即可解出、、的值，依据此三个视点值除以步进电机的步进视点，轻松计算出从上一个方位到现在方位需求步进多少步，本项目选用的是减速电机，所以还要将求解的步数乘以减速比为终究的行前进数。

　　本体系的软件规划部分首要运用博图V14软件规划相关控制程序。为了便于调用和修正程序，在主程序中编写了体系初始化、接连运动、码垛和轨道规划四个子程序。如图3所示。其间，逆解控制算法和轨道规划控制算法是整个控制要求得以完结的中心。

　　以X轴逆解算法为例，依据对逆解进程的剖析，当已知X、Y、Z坐标后，既可求出X实践视点为IN1，与前次实践视点IN2的差值即为改变的视点,再乘以最小脉冲对应的视点IN3和最小脉冲对应的位移IN4，便可求出实践移动位移IN5。

　　机械手轨道控制算多种多样，本规划选用的是最优途径控制，即完结机械手结尾从开始方位到方针方位沿直线运动。以二维平面为例，设开始坐标（0，0），结尾坐标（1，1），将两点间的直线分解为X轴和Y轴冲量，经过比对，若要沿直线运动，就必须确保两轴以固定速度一起抵达方针点。因而，关于三维平面最优途径也满意此条件,选用直线插补办法和化曲为直的办法，将n多个单位途径组合在一起，构成终究的轨道途径[2]。

　　经过上位机WinCC发送指令，依照接连运动、抓取、码垛、轨道规划的次序进行测验。详细测验数据与调试状况参见表1和图4所示。在测验进程中，该体系能够快速呼应操作员的指令，一起依照预订轨道移动到指定坐标，对货品进行抓取，并依照指定规矩进行码垛摆放。但随着抓取分量的添加，精度有所下降，最佳抓取范围在0-400g[3]。

　　本文规划了一套依据PLC的三轴机械手控制设备。此体系以S7-1200PLC为中心，经过对机械手逆运动学和运动途径的解析，并结合控制算法，从而对步进电机和真空气泵完结控制，完结了对机械手结尾的精准定位和轨道规划，以及对货品的抓取与摆放。在实践控制进程中，能够运用可视化编辑器、触摸屏及以太网通讯技能分别对整个体系进行仿真和长途实时监控，很好的完结了人机交互，到达规划的意图。