PLC控制在工業(yè)機器人組裝系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳瑩 劉佳陸

摘 要：工業(yè)是國家發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)實現(xiàn)了機械、電子、控制等領(lǐng)域的完美結(jié)合，形成機械、電子、電氣、自動化控制為一體的復(fù)雜工業(yè)體系?，F(xiàn)今我國提出了“智能制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略，通過將信息化技術(shù)、智能化技術(shù)等技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中，實現(xiàn)我國工業(yè)制造的跨越性轉(zhuǎn)型升級，由“世界工廠”向掌握核心技術(shù)的“工業(yè)制造”強國邁進(jìn)。工業(yè)機器人作為智能工業(yè)制造中的重要一環(huán)需要積極做好研發(fā)與應(yīng)用，該文在分析工業(yè)機器人特點的基礎(chǔ)上對PLC在工業(yè)機器人中的應(yīng)用進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；PLC控制；組裝系統(tǒng)

中圖分類號：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

工業(yè)機器人是我國實現(xiàn)“智能制造”戰(zhàn)略的重要一環(huán)，基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)可以將個體工業(yè)機器人通過PLC通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起，對工業(yè)機器人進(jìn)行系統(tǒng)性的控制，從而使多個工業(yè)機器人能夠協(xié)調(diào)作業(yè)，形成自動化的生產(chǎn)線，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。現(xiàn)今需要積極加強工業(yè)機器人的研究與應(yīng)用，尤其是要加強工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，提高工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的自動化與智能化水平。

1 PLC控制工業(yè)機器人系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景，且現(xiàn)今工業(yè)機器人已經(jīng)在工業(yè)自動化（生產(chǎn)流水線）中得到了良好的應(yīng)用。工業(yè)機器人通過應(yīng)用PLC進(jìn)行自動化控制，借助于PLC強大的計算能力和良好的抗干擾能力，保證了工業(yè)機器人的穩(wěn)定、高效地運行。工業(yè)機器人運行過程中PLC接收上位機所傳遞的控制信息，完成對于工業(yè)機器人中的私服電機、視頻識別、位置以及運行狀態(tài)監(jiān)控等工業(yè)機器人運行過程中的各個信息的收集與處理，從而使工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線的柔性特性得到較為明顯地提高。

工業(yè)機器人控制系統(tǒng)運行過程中需要從初始位置出發(fā)，使機械臂水平移動操縱機械爪（機械手）沿著右側(cè)軌跡移動，實現(xiàn)對于工業(yè)機器人的移動控制。工業(yè)機器人需要借助大量分布的精密傳感器完成對工業(yè)機器人的位置測量，從而使工業(yè)機器人形成控制→動作→測量為一體的完整控制系統(tǒng)。工業(yè)機器人運行流程圖如圖1所示。

2 應(yīng)用于組裝工業(yè)機器人控制的PLC控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

2.1 硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計

工業(yè)機器人主要由機械、電氣、驅(qū)動、控制和測量等幾大部分組成，以基于PLC控制的四軸工業(yè)機器人組裝系統(tǒng)為例，工業(yè)機器人中包括四軸工業(yè)機器人、PLC控制器、電氣控制系統(tǒng)以及氣缸等部分。應(yīng)用于組裝工業(yè)機器人控制的PLC控制系統(tǒng)，將以PLC為計算控制核心，加裝I/O模塊以及以太網(wǎng)模塊，完成對于工業(yè)機器人運行狀態(tài)的收集以及與上位機的組網(wǎng)。

2.2 工業(yè)機器人組裝系統(tǒng)作業(yè)流程

工業(yè)機器人組裝系統(tǒng)主要完成對于貨物的裝配作業(yè)，為滿足這一要求，工業(yè)機器人需要完成對于工件的抓取、搬運以及精細(xì)裝配等作業(yè)，過程繁雜，因此對于工業(yè)機器人組裝流水線的控制系統(tǒng)要求較高，PLC具有良好的抗干擾性能、穩(wěn)定性以及強大的信息處理能力，因此選用PLC作為控制核心。工業(yè)機器人對于工件的抓取、搬運等動作主要依靠氣缸作為動力源，PLC通過控制電磁閥的啟閉，來控制氣缸的前后移動，控制工業(yè)機器人機械臂與機械爪的動作。此外，在工業(yè)機器人裝配控制系統(tǒng)中還配備了視覺系統(tǒng)，依托視覺系統(tǒng)完成對工業(yè)機器人作業(yè)流程的監(jiān)控與產(chǎn)品檢測。工業(yè)機器人裝配流水線需要多臺工業(yè)機器人協(xié)同運作來完成工件的裝配作業(yè)，通過工業(yè)機器人控制核心PLC所具有的以太網(wǎng)模塊將工業(yè)機器人裝配流水線的多臺工業(yè)機器人與上位機聯(lián)系在一起，形成一個良好的控制網(wǎng)絡(luò)，確保工業(yè)機器人流水線安全、高效運行。

3 做好工業(yè)機器人組裝系統(tǒng)的軟件設(shè)計

工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜其運動涉及復(fù)雜的空間動作，為控制工業(yè)機器人高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行動作，需要對工業(yè)機器人的運行狀態(tài)進(jìn)行全方位的監(jiān)控。以PLC作為工業(yè)機器人控制的核心，在PLC的選型上，首先需要結(jié)合工業(yè)機器人組裝系統(tǒng)控制中所需要的控制點來確定PLC的型號。以某工業(yè)機器人組裝系統(tǒng)為例，組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人有40個控制點，因此在PLC的選型中將選用具有48點的PLC，留有一部分冗余接口作為備用接口，根據(jù)實際需求設(shè)置I/O端口和硬件接線，用以將組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人的各控制點與PLC進(jìn)行良好的連接。此外，在對組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人的線路進(jìn)行連接時，需要解決組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人的PLC、觸摸屏以及視覺系統(tǒng)的組網(wǎng)問題，通過使用以太網(wǎng)對組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人控制部件進(jìn)行相互連接與組網(wǎng)通信，實現(xiàn)上述部分的信息交換。在編寫組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人的PLC控制程序時，需要注意PLC與組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人之間的信息交換，合理地設(shè)置PLC的通信地址，避免因通信地址設(shè)置不當(dāng)而發(fā)生PLC無法控制組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人的情況。編制的PLC控制程序中需要注意加裝安全保護(hù)冗余程序，用以確保組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人能夠安全運行。組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人所應(yīng)用的PLC程序是根據(jù)過程編寫的，組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人運行過程中主要分為自動和手動2種工作模式，在對整個程序進(jìn)行設(shè)計時，需要對組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人運行過程中遭遇的各種情況進(jìn)行充分的考慮，并注意加入相應(yīng)的安全保護(hù)程序保障組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人安全運行。組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)在運行之初需要進(jìn)行初始化管理，避免組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機器人受到上一次工作的影響而誤動。

4 結(jié)語

工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域中應(yīng)用較多也較為廣泛。隨著時代的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，工業(yè)機器人借助于快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)能夠在工業(yè)生產(chǎn)制造中發(fā)揮出更多、更大的作用。該文在分析工業(yè)機器人特點的基礎(chǔ)上對某工業(yè)機器人組裝系統(tǒng)進(jìn)行了分析介紹，并就如何做好工業(yè)機器人組裝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了分析介紹。

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