基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)研究

李曉鹿

（山東勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，濟(jì)南 250022）

1 引言

工業(yè)機(jī)器人作為一項(xiàng)機(jī)電一體化的高新技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域中得到了全面普及和應(yīng)用，對(duì)提升生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，改善生產(chǎn)方式等起到了一定的效果。而把PLC控制技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，能夠引導(dǎo)工業(yè)化穩(wěn)定發(fā)展。因此，PLC控制在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，并取得良好的應(yīng)用效果。下面，本文將進(jìn)一步闡述和分析基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。

2 工業(yè)機(jī)器人的基本概述

近年來，隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化全面發(fā)展，PLC控制技術(shù)以及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展及創(chuàng)新。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的背景下，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)得到了較大進(jìn)步?；赑LC控制下的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)探究，主要是把PLC控制技術(shù)當(dāng)作核心，將其運(yùn)用到工業(yè)機(jī)器人中，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和科學(xué)化?，F(xiàn)階段，把PLC控制技術(shù)當(dāng)作主體的工業(yè)機(jī)器人得到了工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，同時(shí)也取得了理想的應(yīng)用成果，并成為評(píng)估工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的核心要素[1]。在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用PLC控制技術(shù)，不但能夠滿足各種工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)要求，同時(shí)還能保證工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)引導(dǎo)工業(yè)發(fā)展起到了促進(jìn)效果。

3 PLC控制技術(shù)具備的特性

3.1 適應(yīng)性

PLC控制技術(shù)具備的主要功能為儲(chǔ)存器儲(chǔ)存控制，假設(shè)將其控制功能進(jìn)行更改，僅需要對(duì)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)或者接線方式進(jìn)行更改機(jī)構(gòu)，以此實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的改變。另外，PLC控制技術(shù)不但自身種類繁多，同時(shí)能夠靈活組合，以滿足各個(gè)控制系統(tǒng)自身需求。

3.2 可靠性

在進(jìn)行PLC生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)廠家為了保證PLC控制技術(shù)的實(shí)用性，一般需要借助一系列干擾對(duì)策進(jìn)行處理，因此，在進(jìn)行PLC控制技術(shù)應(yīng)用時(shí)，自身具備較強(qiáng)的可靠性，并且便于后續(xù)工作的落實(shí)[2]。

3.3 簡(jiǎn)單性

因?yàn)镻LC自身具備編制簡(jiǎn)單、操作便利等特性，在應(yīng)用過程中，僅需要借助微機(jī)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)顯影系統(tǒng)的把控。因此，PLC控制技術(shù)也具備PLC自身特性。只要對(duì)計(jì)算機(jī)操作方式有一定了解，便能利用邏輯控制、計(jì)數(shù)控制、算術(shù)控制等方式進(jìn)行操作，以此達(dá)到數(shù)字化控制的效果。

4 基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)策

4.1 工業(yè)機(jī)器人控制硬件設(shè)計(jì)

在對(duì)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的過程中，重點(diǎn)思考的問題在于機(jī)器人應(yīng)該具備搬運(yùn)、裝配等能力，這就需要把PLC控制技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)機(jī)器人中，利用氣缸驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。而對(duì)氣缸驅(qū)動(dòng)動(dòng)作進(jìn)行把控的設(shè)備在于電磁閥部件，借助此部件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器人動(dòng)作的設(shè)定。在PLC控制技術(shù)的作用下，能夠確保工業(yè)機(jī)器人自身具備電磁閥部件等諸多控制裝置，并且保障了各個(gè)裝置之間能夠充分合作和配合，形成一種特殊的控制方法。通常情況下，工業(yè)機(jī)器人主要由兩個(gè)工作臺(tái)構(gòu)建而成。在進(jìn)行機(jī)器人操作過程中，需要借助加工工件由初始位置傳遞到1#工作臺(tái)，在沒有經(jīng)過操作工件的情況下直接傳遞到2#工作臺(tái)時(shí)，依舊可以從2#工作臺(tái)傳遞給1#工作臺(tái)，之后實(shí)現(xiàn)一系列工件操作[3]。

機(jī)器人可以根據(jù)事前設(shè)定的工作流程來落實(shí)控制操作工作，要求機(jī)器人在初期設(shè)定位置逐漸移動(dòng)，操作手指可以把1#工作臺(tái)中的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到2#工作臺(tái)中，以此實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移。在移動(dòng)過程中，移動(dòng)到某一位置之后，工業(yè)機(jī)器人手指及手腕都會(huì)朝著規(guī)定方向移動(dòng)，直到達(dá)到事前設(shè)定的位置。為了將產(chǎn)品再次移動(dòng)到1#工作臺(tái)，可以根據(jù)上述流程進(jìn)行反向操作。機(jī)器人裝置工作流程見圖1。

圖1 機(jī)器人裝置工作流程

4.2 機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)依據(jù)主要是根據(jù)機(jī)器人操作流程來實(shí)現(xiàn)。機(jī)器人作為構(gòu)建在PLC控制技術(shù)基礎(chǔ)上形成的產(chǎn)物，利用手動(dòng)及自動(dòng)兩種方式進(jìn)行操作。在對(duì)其加以設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)整個(gè)工作流程特性進(jìn)行思考，合理選擇流程設(shè)計(jì)指令，嚴(yán)格按照指令要求來落實(shí)。首先，加強(qiáng)對(duì)機(jī)器人流程的科學(xué)管理，機(jī)器人裝置在充電過程中，可以對(duì)其實(shí)現(xiàn)初始化設(shè)置，這樣做的目的在于便于后續(xù)工作的實(shí)現(xiàn)，防止機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置由于直接插入而出現(xiàn)操作失誤現(xiàn)象。在進(jìn)行初始化流程操作指令編制過程中，應(yīng)該選用ISL初始狀態(tài)指令，從而保證編制的簡(jiǎn)便化。其次，對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)中手動(dòng)控制模型進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該在機(jī)器人系統(tǒng)維護(hù)及管理環(huán)節(jié)中進(jìn)行操作設(shè)計(jì)，在對(duì)手動(dòng)開關(guān)加以設(shè)計(jì)的同時(shí)，還要和手指部件進(jìn)行連接，適當(dāng)調(diào)節(jié)手臂高度，根據(jù)設(shè)定流程對(duì)機(jī)器人手臂、手腕、手指等進(jìn)行移動(dòng)操作。要想提升系統(tǒng)應(yīng)用的安全性，還要設(shè)定連鎖保護(hù)流程。最后，在對(duì)機(jī)器人裝置流程有一定認(rèn)識(shí)之后，需要對(duì)機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行思考，確保各個(gè)動(dòng)作的連貫性。一般情況下，當(dāng)機(jī)器人處于初始狀態(tài)，或者在檢測(cè)過程中，才能執(zhí)行自動(dòng)化控制操作。

4.3 科學(xué)應(yīng)用PLC控制技術(shù)

首先，在工業(yè)機(jī)器人操作控制過程中，可以借助PLC控制技術(shù)，保證工業(yè)機(jī)器人操作控制工作的順利進(jìn)行。根據(jù)當(dāng)前情況來說，由于工業(yè)機(jī)器人各軸運(yùn)作呈現(xiàn)出相對(duì)獨(dú)立狀態(tài)，通過借助部分機(jī)械按鈕能夠?qū)ζ溥M(jìn)行操作，而通過把PLC控制技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)機(jī)器人中，能夠保證操作控制系統(tǒng)的自動(dòng)化和協(xié)調(diào)性。并且，因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人由兩點(diǎn)運(yùn)行，其中包含了直線運(yùn)行、固定軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。而相應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人在升降手臂來對(duì)另一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行操作時(shí)，需要借助一臺(tái)伺服電機(jī)來實(shí)現(xiàn)垂直運(yùn)行，此外大臂及小臂的運(yùn)行方式則是借助兩臺(tái)伺服電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。針對(duì)電機(jī)選擇以及工業(yè)機(jī)器人參數(shù)，我們可以參考表1。

表1 工業(yè)機(jī)器人參數(shù)

其次，針對(duì)運(yùn)行控制編制，應(yīng)該根據(jù)未知參數(shù)加以設(shè)定。以升降臂為例，通常情況下，升降臂的運(yùn)行方向?yàn)樯舷逻\(yùn)作，這是借助電機(jī)中減速器帶動(dòng)絲桿來實(shí)現(xiàn)。其中，減速器的傳動(dòng)比設(shè)定為N=1:80，而絲桿螺距設(shè)定為T=4mm，在電機(jī)運(yùn)作過程中，通常采用定位控制方式，因此，在轉(zhuǎn)數(shù)為n1時(shí)，根據(jù)MAM指令，升降臂的參數(shù)設(shè)定公式為

最后，因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人主要是借助運(yùn)行質(zhì)量來進(jìn)行運(yùn)行和操作，因此，在應(yīng)用PLC控制技術(shù)的作用下，應(yīng)該對(duì)其移動(dòng)方向、移動(dòng)狀況等內(nèi)容進(jìn)行綜合思考。通過把PLC控制技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，需要得到代碼的支持。

通常情況下，通過高級(jí)語(yǔ)言來進(jìn)行機(jī)器人控制程序的編制，在此過程中，應(yīng)該將其轉(zhuǎn)變成PLC數(shù)控程序。一般涉及控制指令、中間參數(shù)、變量參數(shù)等，在PLC控制技術(shù)的作用下進(jìn)行核算，并借助參數(shù)及指令對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)行控制。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，和傳統(tǒng)硬件系統(tǒng)鏈接方式進(jìn)行對(duì)比，PLC控制技術(shù)不管是硬件設(shè)計(jì)方面，還是在軟件設(shè)計(jì)方面，都具備較強(qiáng)的便捷性，同時(shí)還能減少空間應(yīng)用，確保了機(jī)器人在操作中的柔性及擴(kuò)展性特質(zhì)。通過把PLC控制技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)機(jī)器人中，不但能夠有效提升機(jī)器人控制系統(tǒng)的實(shí)用性和操作性，對(duì)今后工業(yè)發(fā)展也具有促進(jìn)作用。