基于PLC的機器人電氣控制系統的設計

摘 要

科學信息技術的不斷發展，機器人應用的已經越來越廣泛。本文將基于PLC的機器人電氣控制系統作為研究方向，對機器人電氣控制系統硬件、軟件設計過程中的主要方法分別進行了分析和研究，通過PLC控制技術的應用，提高了它的可靠性以及穩定性，取得較好的效果，對機器人設計的進一步發展具有非常重要的意義。

【關鍵詞】機器人 PLC 電氣控制系統

機器人被廣泛應用在專用機床及自動化生產線上，主要被用來搬取以及裝卸零件，以實現生產的自動化。本文中選取的是關節式結構的機器人，它可以模擬人手臂的一些動作，能夠按預先設定的程序實現抓取、搬運等行為，液壓驅動實現動作的實行，電磁閥來控制，按時間原則控制的電氣控制系統實現其動作的順序以及動作間的間隔。

1 機器人的硬件控制系統設計

基于PLC的機器人能夠實現抓取、搬運以及裝卸等一系列的動作，這些動作都是在氣缸的驅動下實現的。在實現動作的過程中，需要進行加工的工件從初始位置到達1#工作臺，將待操作的工件傳輸到2#工作臺，從而回到1#工作臺，完成對下一個工件的操作。如圖1所示即為整個機器人裝置的工作流程示意圖。

如圖1所示，機器人裝置自初始位置，手腕向下移動，操作手指夾緊1#工作臺上待操作的工件，進而對其進行上行移動。到位之后，機器人手指、手腕在手臂引導下沿右側軌跡移動，移動至預定位置后再次沿下行軌跡移動，最后控制機器人裝置手指放松，并將該工件放置于2#工作臺當中。再次回到1#工作臺的動作順序與上述流程相反，進而實現一個完整的工作周期循環。

根據機器人裝置的動作要求，通過限位開關裝置來實現控制系統中的位置檢測信號工作，準確對機器人的手臂動作進行定位。并且，當待操作工件被機器人夾緊時，必須預先設置夾緊力，只有當夾緊力達到設定值時，才能夠進行下一步的動作。通過在油缸下屬液壓回路中設置壓力繼電器來未完成壓力洗腦的檢測。通斷按鈕實現機器人的啟動和停止。電磁閥部件實現上限位上升及左右向移位的動作。

2 PLC控制的軟件設計

（1）在有關機器人程序初始化處理過程當中，基于PLC的機器人裝置在上電狀態下需要完成一系列的初始化操作動作。其主要目的在于準備后續動作的實施，防止機器人自動控制系統裝置因直接投入運行而出現的誤動動作。在初始化程序操作指令的編程方面，選取初始狀態ISL指令，以此種方式達到簡化編程步驟的目的。具體而言，初始化程序操作流程示意圖如圖2所示。

（2）在設計機器人自動控制系統中的手動運行模式時，要對機器人的手指、手臂以及手腕進行控制。該模式是在維修以及調整機器人時使用的。將手動按鈕開關設置在手動開關模式中，通過接通手指部件來輝縣機械手臂的下降，并且采用這樣的方法實現機器人手臂、手腕等需要實現的各種動作。

（3）在設計機器人自動控制系統中的自動運行模式時，首先要根據機器人需要實現的各項動作來確認各個動作間的聯系。在初始狀態下，機器人檢測到工作臺上放置的需要處理的工件，然后自動完成接下里所需的工作。

3 總結

采用PLC設計的機器人裝置電氣控制系統，改變了以往繁瑣的接線過程，將其進行了簡化，不僅節省了空間，也降低了裝置發生故障的可能性，使設備能夠更加穩定的運行，并且后期的維護也較為方便，大大提高了勞動生產率，使各個動作間可以自由的轉換，能夠滿足各種生產的需要。

參考文獻

[1]馬蘇玲.基于PLC的機器人自動控制系統的設計[J].科技信息，2012（04）.

[2]陳東青，鄺禹聰.三菱PLC與廣州數控工業機器人的信應用[J].機械工程師，2013（04）.

[3]王強，紀軍紅，強文義，等.基于自適應模糊邏輯和神經網絡的雙足機器人控制研究[J].高技術通訊，2001，11（07）：76-78，102.

作者簡介

劉曉云（1984-），女，江蘇省徐州市人。大學本科學歷。現為徐州機電技師學院，徐州機電工程學校助理講師。研究方向為電氣控制。

作者單位

徐州機電技師學院 江蘇省徐州市 221131