PLC技術在工業機器人控制系統中的應用分析

謝超藝 常德職業技術學院

引言：PLC即可編程控制器，是在傳統的順序控制器的基礎上，引入微電子技術、計算機技術、自動控制技術、和通信技術而形成的一代新型工業控制裝置。該控制器由計算機完成程序的編寫，然后輸入到控制器中，控制器執行邏輯程序，判斷生產步驟的準確性。在該項技術控制下的工業機器人具有一定的“思考能力”?？梢圆粩嘀貜鸵欢纬绦颍谧钥匮b置的輔助下可以簡單完成一些生產操作，未來該項技術可能會滲透到更多的領域。

1.PLC控制技術的顯著優點

PLC是通過計算機編程實現其相應的功能的，其編程過程簡單，可隨時進行變換，因此體現出PLC超強的環境適應能力，以及靈活多變的特點。隨著編程語言的多樣化，機器人中的電路需要進行少量的變更，而PLC控制系統并不會阻礙其它程序的正常運轉。機械設備進行自動化生產的動力來源是電能，將PLC技術運用到其中，可提升電力傳輸系統排除外界電網干擾的能力，從而使得工作過程更加穩定。

原來工廠的自動化生產是使用微機來進行編程的，匯編語言的學習難度很大，編程過程若出現細微的差錯，機械設備在執行上就會出現很大偏差。PLC編程的出現很好地解決了這一問題。使用梯圖形語言進行編程，技術人員只需進行簡單的學習即可掌握；控制構件的體積很小，在很小的電路板上就完成整個電路的集成，對機電一體化的實現有很大的促進作用，集成化程度高。不僅能實現計算、定時等功能，借助相關的硬件還能實現各種各樣的控制過程。

2.PLC控制系統的特征和分類

2.1 突出特征及相關要求

工業機器人準確完成整個工作過程，依靠的是控制系統的精確控制，而PLC技術直接影響著控制系統的工作效率。優秀的控制系統能夠保證機器人的執行機構，可以按照既定的軌跡進行運動，在程序不更換的情況下長時間保持這一運動狀態。為保證機器人工作過程的穩定，控制系統需要在速度、定點等方面進行合理控制。下面對兩種主要的控制方式進行介紹，并對其基本要求進行闡述。

PTP控制，該種控制方法可以實現對某點位置的精確定位，并在相應的點上進行操作。為保證定位的準確性，需要將執行器的位姿進行嚴格控制。若位姿得不到保證，機器人的工作質量可能會很低。該控制方式的優勢在于不用考慮作業過程中的運動軌跡，只要找準點完成相應的工作即可，對點坐標的確定是電位控制的難點。

CP控制，該方法可以實現對運動軌跡的控制，忽略對點的定位。若想執行器按照設計的軌跡進行運動，需要保證機器人能夠進行連續動作。即身體各個關節串聯起來，沒有停頓的完成一系列動作。與點位控制相比，CP控制難度很大，需要同時兼顧多個關節的運動，在必要的時候還要進行插補運算。

2.2 分類概述

控制系統的分類可從其原理、結構等方面進行劃分，最終將其劃分為兩類：非伺服控制和伺服控制。前者機器人工作之前提前將程序編好，按下啟動按鈕之后，系統中的各驅動元件相互配合，共同完成動作的執行，在執行各項操作的過程信號不會反饋給計算機終端。此種控制系統適合用在作業流程比較固定、簡單、且對精度要求較低的場合。后者需要對機器人的作業過程進行實時監測，將檢測到的速度、加速等參數的動態變化傳回數據終端。在計算機的分析和處理下，對作業過程中出現的問題進行調整，該系統靈活性較強，適用于執行比較復雜的動作，精密儀器的制造中伺服系統的運用十分廣泛。

3.PLC技術在工業機器人控制系統中的應用

隨著科學技術的不斷發展，工業機器人在工廠的生產制造中得到廣泛使用，不僅提高了生產的效率，還有效減少了在生產過程中出現錯誤的頻率。傳統生產過程中，人工難以完成的操作，機器人都能輕松完成，由此可見機器人在工業生產中的重要地位。下面具體介紹PLC技術在工業機器人控制系統中發揮的重要作用。

3.1 保證作業過程獨立進行

該項技術對運控原理的把控比較精準，機器人可在程序的指導下獨立完成各項作業?？刂葡到y中，軸的運轉都是獨立進行的，通過不同大小的齒輪嚙合在一起，實現力的傳遞。技術人員只需記住不同顏色的按鈕代表的控制動作即可。只要按下按鈕，控制系統在PLC技術的協調下就能有條不紊的進行各類作業。工業機器人的運轉方式分為三種，及直線運動、旋轉運動和垂直運動。要想實現三種動作的協調配合，需要對伺服電機和驅動器的規格、數量進行合理選擇，下面是電機的各項參數表，僅供參考。

表一 電機參數表

3.2 輔助計算機進行運動編程

在對運動進行編程前，需對其工作原理進行了解，再進行相應的編程工作。首先，升降臂負責上下運動過程，其運動過程是由絲桿負責的，絲桿的速度由減速器控制，電機為整個運動提供動力。在利用PLC技術進行編程時，將傳動比、螺距按照標準進行設置，電機發生的是旋轉運動，其MAM指令通過以下公式完成編程：

n1—升降臂運動轉速

pz—功率

其次，對大臂運動進行輔助編程，其工作原理和升降臂類似。需要對傳動比進行設定，還要對轉速嚴格控制，轉速編程需要借助以下

公式來進行計算：

n2—大臂運動轉速

θ·—轉角

最后是對小臂的運動過程進行編程。在此運動中不僅需要電機、減速機，還需要皮帶輔助完成傳動。通過對升降臂、大臂和小臂的編程，再加上一定的協調工作，就能很好地控制機器人完成各類動作。在三者編程時，都需要用到MAM指令，若想機器人的各個關節能夠同時協調運動，需要對MAM指令的速度進行調整。電機的運轉保持一致，系統對各臂的控制動作就不會出現時間差，從外部表現看機器人可以順暢地完成指定動作。

此外，為保證周在傳遞力時的一致性，伺服系統也需要進行適當的增益操作?？傊甈LC就是一種可靈活操作的邏輯控制器，通過編程實現地機器人動作的定點、定位控制，多個硬件單元共同指導機器人完成一系列的連續性動作。PLC技術的有效使用是離不開代碼的編寫的，為保證機器人動作的準確性和靈活性，代碼編寫完成后需要進行測試，測試通過才能進行相應的控制作業。

4.結束語

本文對PLC技術在工業機器人中的應用進行了具體介紹，從文中可看出其在工業機器人控制系統中發揮著重要作用。該項技術的出現打破了傳統的工業生產模式，加速工業生產的發展。機器人的使用可以實現產品生產的自動化，生產過程中的錯誤率不斷減少，為企業帶來可觀的利潤。PLC技術在控制系統中的各項應用技術已經趨于完善，也將會在其它系統中應用。