PLC控制在工業機器人組裝系統中的應用分析

馬佳譽

（江蘇省常熟職業教育中心校，常熟 215500）

現如今，PLC控制技術已經和網絡技術、機械等科技實現融合。其投入于工業生產工作中，并持續進行發散性地發展，能聯合多種控制系統，合理簡化工業機器人控制，推進工業機器人進一步應用。

1 PLC系統結構

PLC屬于基于微處理器的自動控制設備，是工業專用的計算機，結構組成和常規計算機大致相同。第一，CPU，由控制、運算及寄存等多個模塊構成，根據系統程序賦予的功能，進行接收及保存大量的數據，并通過掃描手段獲取現場設施形成的信息，并直接轉入寄存裝置中，以此判斷是否存在故障問題。在PLC工作期間，其把通過掃描獲取的內容存在對應的I/O區域內，之后由儲存系統內進行取讀，通過指令解釋后，進行快速運算，得到的數據原路傳回。在全部的用戶程序工作結束后，會將運算結果傳回輸出設備，由此形成循環的運轉體系。第二，存儲器，涉及系統及用戶兩類，前者屬于系統自帶的，無法修改，包括管理程序、命令解釋等；后者分為程序與功能兩類，其中功能存儲模塊是實現數據交互的基礎。第三，I/O模塊，是連接系統和電氣回路的媒介，其中的輸入模塊信息體現信號的狀態，而輸出部分的信息則體現出鎖存器的實時情況。第四，通信接口，負責系統和外界設備的信息互換，本身的規格多元。第五，電源，是維持系統工作的基礎。

2 工業機器人系統中PLC技術的應用

2.1 硬件結構

工業中的機器人通常包括機械、控制、驅動和感知4個模塊，包括四軸機器人、氣缸、PLC以及電磁回路等。使用PLC技術組成的機器人以四軸為主，可以活動自如，行為正確且高效，穩定性較好。在此類控制系統內，PLC屬于控制中心，內部是由以太網、I/O等部分構成，能全面收集機器人的所有運動形態[1]。用于工業的機器人組裝系統中，需要準確做到裝配貨物，所以，機器人應能做出搬運、提起等行為，整個程序比較復雜。在以常規流水線進行組裝期間，要求具備高穩定性的控制系統，再加上PLC對外界因素的抵抗能力較佳，穩定性較強，同時具有接收數據及處理的功能，而可以展現此類價值的主要原因在于其可以控制氣缸，通過驅動氣缸，再借助PLC實現數據的準確傳輸，發送至電磁閥處，之后由電磁閥開展吸合及釋放等動作，達到控制行動的效果。裝配及檢測期間，PLC和機器人、相應的視覺可以滿足數據傳遞的需求，并借助PLC實現輸入輸出數據，由此準確對機器人的操作，全面檢測工業生產的各部分。

2.2 軟件結構

2.2.1 PLC軟件

工業機器人內部的組裝系統中，PLC為核心，組裝時需確定PLC相關裝置和和I/O的點數。例如，小型PLC裝置的點數為48，應根據工廠實際需求，設置I/O的端口和接口規格。此外，系統內的裝置需借助以太網進行聯網，以保證通信穩定，維持數據的高效互通。編寫系統程序，根據工業機器人的應用需要，應編制梯形圖的程序。在此期間，技術人員應強調機器人與PLC裝置的信息溝通。為此，編寫系統程序期間，需準確設置通信地址，并做好風險防控，以免在后續投入使用后出現意外事故，對此可利用在程序內加入互鎖等保護措施，維護組裝系統的穩定。

2.2.2 運動控制

專用于工業的機器人需要保持穩定的運動狀態，為此要求組裝系統內有較為成熟的運動控制模塊，且處理裝置也可以發出多元化且正確的指令，使運動得以有效控制，既要利用順序模式達到對梯形圖實施管控，又能為保持高效控制提供較為完整的編程及調試。針對運動控制模塊的編程設置，技術人員能采取設未知數的方法。

首先，升降臂。通常會借助電機本身帶有的傳動功能，并利用減速裝置帶動絲桿，共同構成升降的運動系統。其中的減速裝置以1:80為運動比例，而絲桿螺距應控制在0.4cm，電機則借助定位的方式加以控制。假設轉速是n1，則在下達具體指令時，該系統的參數值計算公式為：

其中，P2是升降臂的參數[2]。

其次，借助轉速實現對機器人臂的操控，即速度比等于轉速比，由此達到統一操控的目的。另外，機器人內所有軸均可以達到統一控制的效果，即使關節部位也能呈現較好的控制效果。

最后，設計系統編程期間，不可脫離PLC，利用編寫計算機高級語言，促使原本的系統程序轉調整至PLC的數學系統程序，機器人做出的任何行為均是在特定的指令下完成。應用此項技術期間，需控制機器人整體上的運動連貫性。在編寫程序期間，要求編制細致的控制代碼，之后通過計算機編程語言轉變成數控程序，由此達到較好的控制成效。此過程較為復雜，應當儲存形成的所有數據庫內容，并通過系統內的控制裝置，匯總并計算數據內容，通過下達相關指令的接收裝置，實現指令的及時獲取。而機器人在現場根據具體的指令做出對應的動作，由此達到控制目的，更好地為工業生產活動服務，推進工業的自動化程度。

2.2.3 控制設計

工業機器人系統的程序通常是根據具體負責的工作及步驟加以設計。將PLC技術應與于組裝系統中，對機器人可以采用手動及自動控制兩種方式，所以，組裝系統期間，技術人員應全方位地掌握機器人負責的工作，并整理其在工作時，可能會遇到的情境，為穩定使用提供基礎保障，為此，技術人員應從3個維度入手。首先，系統內需包含初始化程序，使得機器人系統發生異常情況時，可通過初始化操作，避免干擾今后的正常使用。其次，在保證自動控制的同時，還應能進行手動控制，加設有關的按鍵及開關，使兩種控制相互補充，合理控制其的行為速度及力矩等參數。最后，按照具體的工作內容，對所有機器人設置活動定點，使其按照程序做出動作，以確保工作行為的連貫性及協調性。例如，某工業機器人組裝系統，每個機器人均有數十個控制點，因此選用48個I/O點裝置，其余的8個點位作為備用。基于實際需要設置I/O端口及其他構件，以聯通所有控制點。此外，布置系統線路中，應當注意PLC和有關的觸摸屏及機器人的視覺模塊，二者組網方面。編寫對應程序時，還需關注裝置和機器人的數據互通，基于確定的通信地址，避免因此地址設計不合理引發不良后果，如機器人失控。

2.2.4 順序控制

在具體的生產運動期間，相應的技術人員應切實發揮出PLC技術在順序控制方面的價值，并將其普及至多個適宜的領域中。通常情況下，在工業機器人自動控制系統中，如果順序控制實際呈現的應用效果未能達到理想化的程度，則會帶來比較嚴重的后果。出現此種情況主要是由于如果順序混亂，會直接干擾到機器人工作行為的開展效率，因此，技術人員應對PLC技術在順序控制方面有足夠的重視。具體來說，在設置順序控制時，PLC中的順序控制應涉及主站、現場傳感知和遠程管控，技術人員為此需科學設置PLC的控制體系。要求采用最優的方式，構成完整的系統程序。由于強化控制程序整體的合理性，并切實將順序控制的價值發揮至極致。另外，工業領域的機器人組裝控制系統當內，基于自動控制程序的使用過程加以梳理整合電機啟動方式，影響此項技術的應用效果，但若能保證順序控制得到有效應用，則PLC技術的實際運用質量也勢必會得 以提升。

2.2.5 運動軌跡

機器人所做出的任何行為，均需在指令系統的驅動下，促使運動軌跡得以被全方位地控制。合理應用PLC技術合理掌控工業機器人活動的狀態，基于該種控制模式，會大幅提升工業機器人的運動效率。在實際操作技術方面，操控機器人的技術人員，需利用此項技術，編寫代碼，并應用高級計算機語言，以合理設置機器人的活動行為，并完整且準確地調整至數控程序。該項程序系統通常有控制指令、參數和變量等模塊，進行參數計算，以高效地控制機器人控制系統給出準確指令。另外，技術人員還需開展系統化的控制體系聯合工作，以達到改進控制指令的目的。利用PLC技術對磁浮電機加以管控，切實適應我國工業行業生產的自動化訴求[3]。

3 結語

為更好地展現機器人的使用價值，應把PLC控制投入在實際的控制環節中。借助構建機器人形成組裝系統，強化其運行的現代化及智能化指數。