PLC技術(shù)用于工業(yè)機器人控制系統(tǒng)分析

江蘇省淮安技師學院 徐 春

隨著PLC控制技術(shù)不斷發(fā)展成熟，在工業(yè)機器人生產(chǎn)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用也接近于完美。本文在研究中，選擇PLC技術(shù)在工業(yè)機器人控制中的應(yīng)用作為研究。對PLC技術(shù)特征以及工業(yè)機器人控制系統(tǒng)發(fā)展前景進行論述，并針對PLC控制技術(shù)應(yīng)用后的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)進行功能構(gòu)件設(shè)計，幫助提升工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用穩(wěn)定性，使PLC控制技術(shù)在工業(yè)機器人系統(tǒng)與工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得到最大化發(fā)揮。

1 基于PLC技術(shù)的工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)

工業(yè)機器人具有多環(huán)節(jié)操作，機械手臂能夠通過自由度轉(zhuǎn)換完成機械裝置生產(chǎn)執(zhí)行任務(wù)，通過自身動力與控制能力，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)中的自動化拾取、投放、安裝等任務(wù)。工業(yè)機器人能夠在人工智能控制下進行功能指令設(shè)定，在人工制定的原則綱領(lǐng)下行動。工業(yè)機器人在實際使用中分為主體、驅(qū)動系統(tǒng)與控制系統(tǒng)三個模塊。在生產(chǎn)過程中，通過臂部、腕部和手部共同配合操作，對執(zhí)行模塊中的各個功能指令信號進行發(fā)送與傳輸。通過編程能夠?qū)⒂嬎銠C內(nèi)已經(jīng)編好的作業(yè)程序文件輸入到可控制模塊中，形成工業(yè)機器人的控制矩。PLC技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域發(fā)展，形成了巨大的推動作用。近年來，我國科學技術(shù)不斷進步，基于PLC技術(shù)所控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)在功能上也日漸完善，能夠?qū)崿F(xiàn)人性化生產(chǎn)控制。基于PLC技術(shù)控制，工業(yè)機器人生產(chǎn)系統(tǒng)能夠適應(yīng)多種危險生產(chǎn)環(huán)境，替代人工作業(yè)，避免在作業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)安全事故。PLC技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)機器人控制系統(tǒng)中，主要是通過PLC控制完成工業(yè)生產(chǎn)中的自動化任務(wù)，傳統(tǒng)需要人工操控的任務(wù)，在PLC技術(shù)控制下能夠完全自動化進行。PLC技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)機器人控制系統(tǒng)中，工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)完成得質(zhì)量更高，能夠有效操控生產(chǎn)設(shè)備，實現(xiàn)一體化生產(chǎn)。

1.2 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢

工業(yè)機器人發(fā)展歷史悠久，世界上第一臺工業(yè)機器人誕生于20世紀60年代。經(jīng)過數(shù)十年的技術(shù)發(fā)展，工業(yè)機器人在汽車領(lǐng)域及其他工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得到大量投放。通過工業(yè)機器人控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機電一體化生產(chǎn)，既保障整體生產(chǎn)效率，也對勞動力進行解放，使整體生產(chǎn)質(zhì)量不斷提升。與此同時，工業(yè)機器人的控制技術(shù)也在不斷提升。將PLC控制技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)機器人系統(tǒng)中，主要是針對工業(yè)機器人系統(tǒng)實際生產(chǎn)操作方面來構(gòu)建。使工業(yè)機器人在生產(chǎn)中實際操作性能得到提升。第二方面是工業(yè)機器人控制系統(tǒng)，運用PLC技術(shù)后能夠?qū)崿F(xiàn)遠程操控，尤其是針對較為復雜的生產(chǎn)控制，在PLC技術(shù)下也能通過數(shù)據(jù)精準對接，完成控制任務(wù)，整體生產(chǎn)控制效率能夠提升三倍到五倍。最后是運用PLC控制技術(shù)，完成工業(yè)機器人控制系統(tǒng)運行過程中的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，使工業(yè)機器人系統(tǒng)能與其他系統(tǒng)進行局域網(wǎng)絡(luò)連接，這樣能夠完成對生產(chǎn)現(xiàn)場工業(yè)機器人的遠程監(jiān)測。一旦在生產(chǎn)任務(wù)中出現(xiàn)異常，也能夠第一時間發(fā)現(xiàn)。工業(yè)機器人的應(yīng)用與發(fā)展主要是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中替代人工，完成某種單調(diào)、平凡或者重復作業(yè)。未來工業(yè)機器人將在各種微細領(lǐng)域，例如，裝配、生產(chǎn)質(zhì)量檢測方面得到使用。

2 可編程控制器在PLC控制工業(yè)機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 可編程控制器功能

可編程控制器屬于一種基于數(shù)據(jù)運算操作的電子控制系統(tǒng)，能夠在工業(yè)環(huán)境中使用，是專門針對工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境所設(shè)計的，采用具有編程功能的存儲器執(zhí)行所匯編設(shè)計的控制程序，通過定時計算等多種操作指令，完成機械設(shè)備生產(chǎn)過程中的整體控制。可編程邏輯控制器簡稱為PLC，隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展，能夠適用多種品種，并在小批量生產(chǎn)過程中滿足不同生產(chǎn)需求，可編程邏輯控制器在工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域中的靈活性極強。能夠通過控制程序設(shè)計完成不同生產(chǎn)指令，在現(xiàn)場操控中由輸入接口與輸出接口完成數(shù)據(jù)傳輸，能夠通過電路中的中斷請求發(fā)送，完成控制信號的相應(yīng)傳輸，并對所接收到的控制指令進行執(zhí)行。PLC控制功能的基本結(jié)構(gòu)包括中央處理單元、存儲器、通信接口與電源。主要特點是使用過程中具有極強的抗干擾能力，并且功能穩(wěn)定性極強，通過完善的硬件配套能夠適應(yīng)不同生產(chǎn)任務(wù)。

2.2 可編程控制器的應(yīng)用設(shè)計

可編程控制器在設(shè)計過程中是通過一定的邏輯順序完成工業(yè)機器人控制系統(tǒng)功能構(gòu)建，需要在PLC模塊的編碼控制器中，收集大量有關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息。與傳統(tǒng)的編碼控制器進行對比后，可以發(fā)現(xiàn)，PLC編碼控制器在數(shù)據(jù)信息采集上更加精準、高效。因此，在可編程控制器設(shè)計中選擇更高效的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，發(fā)揮新一代編碼控制器最大優(yōu)勢。在可編碼控制器數(shù)據(jù)信息搜集中收集到的信息會集中統(tǒng)一處理，形成一個數(shù)據(jù)庫，基于PLC技術(shù)基礎(chǔ)上控制的功能指令，會直接在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部完成對接。在設(shè)計過程中，也可以提前構(gòu)建模擬控制系統(tǒng)，對PLC控制器中的控制指令進行模擬匯編設(shè)計，在局域網(wǎng)內(nèi)進行實驗，這樣能夠檢驗控制系統(tǒng)可行性，模擬控制最終結(jié)果可以作為可編程控制器功能設(shè)計中的優(yōu)化依據(jù)。在實際工程質(zhì)量控制中，可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模以及生產(chǎn)任務(wù)需求，進行多控制模塊嵌入，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程中各機械設(shè)備的單獨操控，避免由于頻繁復雜的控制指令傳輸，導致總控模塊處理速度下降。分模塊控制后，在總控制系統(tǒng)內(nèi)對各個模塊控制得到的數(shù)據(jù)指令進行統(tǒng)一處理，增強整體控制效率。

3 基于PLC技術(shù)的工業(yè)機器人系統(tǒng)功能實現(xiàn)過程

3.1 基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)的控制過程

基于PLC技術(shù)基礎(chǔ)上對工業(yè)機器人進行控制，主要是利用PLC技術(shù)中的編碼控制器功能與工業(yè)生產(chǎn)中的部分設(shè)備相結(jié)合。使工業(yè)機器人的功能執(zhí)行模塊能夠完全在PLC技術(shù)控制系統(tǒng)中。通過微處理器的核心控制，結(jié)合軟件系統(tǒng)與仿真模塊，驅(qū)動模塊構(gòu)成整個功能控制指令。在PLC技術(shù)的控制作用下，工業(yè)機器人生產(chǎn)過程中的各類數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r監(jiān)測，并更新保存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。基于PLC控制技術(shù)基礎(chǔ)上所構(gòu)建的工業(yè)機器人系統(tǒng)。在整個系統(tǒng)功能實現(xiàn)過程中，編碼器是核心控制部分，也是數(shù)據(jù)信息處理最關(guān)鍵的模塊。PLC編碼器控制整個工業(yè)機器人的功能，保障生產(chǎn)任務(wù)可以正常進行，同時，也會對工業(yè)機器人使用過程中的各類情況進行數(shù)據(jù)指令接收。工作人員觀察反饋，得到的數(shù)據(jù)信息能夠?qū)I(yè)機器人遠程監(jiān)控。在生產(chǎn)任務(wù)進行階段，一旦工業(yè)機器人某一模塊出現(xiàn)故障，PLC總控制系統(tǒng)中獲得到的數(shù)據(jù)信息會產(chǎn)生異常，并發(fā)出警報，提醒工作人員也可以根據(jù)相應(yīng)的警報指令，對工業(yè)機器人指令機構(gòu)維修養(yǎng)護。

3.2 基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)的控制特點

基于PLC控制技術(shù)基礎(chǔ)上所構(gòu)建的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)，主要控制特點是實時性與遠程監(jiān)控。PLC控制系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)功能指令的接收與傳輸完成工業(yè)機器人操控，因此，不會受到生產(chǎn)現(xiàn)場工業(yè)機器人與控制模塊之間的距離影響。工業(yè)機器人在運行過程中，各項功能指令是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)摹２粫霈F(xiàn)人工記錄產(chǎn)生的誤差。除此之外，PLC技術(shù)應(yīng)用后，能夠?qū)幋a進行加密處理，即使生產(chǎn)過程中的環(huán)境比較復雜，也不會受外界因素影響出現(xiàn)控制編碼錯亂的情況，自身的抗干擾能力極強。最后，PLC技術(shù)應(yīng)用過程中具有廣泛的適用性特點。工業(yè)機器人生產(chǎn)涉及到的領(lǐng)域眾多，將PLC控制技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)機器人領(lǐng)域中，也驗證了PLC技術(shù)自身的適應(yīng)性特點。PLC控制器在工業(yè)機器人系統(tǒng)中應(yīng)用，可以通過設(shè)計獨立電源，保障系統(tǒng)使用中的空間穩(wěn)定性。這樣即使生產(chǎn)中出現(xiàn)斷電的情況，PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也不會因此丟失，保障數(shù)據(jù)傳輸整體穩(wěn)定性。

PLC技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)成為工業(yè)機器人控制系統(tǒng)使用中不可替代的核心技術(shù)。在實際生產(chǎn)運行階段，工業(yè)機器人生產(chǎn)功能是否能夠穩(wěn)定實現(xiàn)，以及在生產(chǎn)過程中的作業(yè)安全狀態(tài)都與PLC控制系統(tǒng)有直接關(guān)系。針對工業(yè)機器人使用穩(wěn)定性進行提升，還需要不斷加強PLC技術(shù)的研究，對PLC控制系統(tǒng)作出創(chuàng)新，與工業(yè)機器人之間更好的結(jié)合。PLC控制技術(shù)在工業(yè)機器人控制系統(tǒng)中應(yīng)用的諸多特點，也決定了未來工業(yè)機器人控制系統(tǒng)發(fā)展中PLC技術(shù)的關(guān)鍵地位。未來在工業(yè)機器人控制生產(chǎn)領(lǐng)域中，PLC技術(shù)應(yīng)用便捷性將逐漸提升，能夠解決諸多生產(chǎn)環(huán)節(jié)中存在的隱患問題，增強控制信息傳輸精準度并減少時差。

結(jié)語：基于PLC技術(shù)控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)在各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。工業(yè)機器人控制系統(tǒng)自身具有強大的一體化特征，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，能夠適應(yīng)多種復雜環(huán)境，將PLC技術(shù)應(yīng)用其中，能夠與工業(yè)機器人自身生產(chǎn)特征相結(jié)合，使工業(yè)機器人在生產(chǎn)過程中的整體操控更加精準。未來PLC技術(shù)在工業(yè)機器人設(shè)計、生產(chǎn)以及使用中的應(yīng)用將會更加廣泛，生產(chǎn)狀態(tài)運行穩(wěn)定性更加精準，使工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中能夠發(fā)揮更理想的服務(wù)作用。