PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)分析

李婷婷

[摘 ? ?要 ]PLC技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，同時PLC技術(shù)也作為工業(yè)機(jī)器人控制的重要技術(shù)。隨著我國工業(yè)化水平的不斷提升，在實(shí)際生產(chǎn)過程中對工業(yè)機(jī)器人的功能以及操作精度提出了更高的要求。同時，也需要對PLC技術(shù)進(jìn)行深入的研究，讓PLC控制技術(shù)與工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)融合，以達(dá)到提升生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量的作用。基于此，本文對PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行簡要的分析和研究，旨在為后續(xù)設(shè)計(jì)工作的開展提供參考和借鑒。

[關(guān)鍵詞]PLC控制;工業(yè)機(jī)器人;系統(tǒng);研究;實(shí)現(xiàn)

[中圖分類號]TP242.2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）07–00–03

[Abstract]PLC technology has become a widely used technology in industrial robot systems， and PLC technology is also an important technology for industrial robot control. With the continuous improvement of my country's industrialization level， higher requirements are put forward for the function and operation accuracy of industrial robots in the actual production process. At the same time， we also need to conduct in-depth research on PLC technology， so that PLC control technology and industrial robot systems can be organically integrated， so as to improve production efficiency and production quality. Based on this， a brief analysis and research on the industrial robot system controlled by PLC is intended to provide reference and reference for the subsequent design work.

[Keywords]PLC control; industrial robot; system; research; realization

如今，很多工廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化改造，因此基于PLC控制技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用。但是，想要有效提升生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)精度和生產(chǎn)質(zhì)量，就需要對工業(yè)機(jī)器人的控制入手，進(jìn)一步優(yōu)化控制流程，優(yōu)化控制系統(tǒng)。但是，想要實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)化，首先就需要了解工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，并結(jié)合PLC控制系統(tǒng)對相關(guān)的技術(shù)問題進(jìn)行分析和討論，從而找到能夠有效提升控制能力的技術(shù)切入點(diǎn)。

1 基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)概述

美國誕生了世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人，創(chuàng)造出這一設(shè)備的企業(yè)是美國通用汽車公司，該公司在20世紀(jì)60年代便將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)過程中去，這也代表著工業(yè)機(jī)器人真正進(jìn)入了歷史舞臺之中。同時，第一代編碼控制器也應(yīng)運(yùn)而生，并被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。隨后的一段時間內(nèi)，歐美多個發(fā)達(dá)國家開始廣泛應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，以達(dá)到有效提升生產(chǎn)效率的作用。自從工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用后，制造業(yè)就取得了較大的進(jìn)步，勞動的質(zhì)量和效率也得到了有效的提升。近幾年，科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平更是有了明顯的提升，因此工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)也取得了更高的研究成果，第三代編碼控制器也得到了廣泛的應(yīng)用，這種控制器也為PLC控制工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)造了更為便利的條件。

1.2 基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)概述

工業(yè)自動化領(lǐng)域中，不僅PLC控制技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，還包括工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、CAD技術(shù)等。這些技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，也為工業(yè)自動化技術(shù)的優(yōu)化和提升提供了更多的思路和理論，并且起到了不可忽視的輔助作用。

同樣也隨著各個領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，專業(yè)學(xué)者對PLC技術(shù)以及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究更為深入，基于此，系統(tǒng)的功能得到了有效的擴(kuò)展，工業(yè)自動化相關(guān)技術(shù)的衡量標(biāo)準(zhǔn)也變得更為全面和詳細(xì)。在這種形式下，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用則能讓生產(chǎn)任務(wù)保質(zhì)保量地完成，并為機(jī)電一體化效果得到有效的提升。

1.3 PLC控制技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用趨勢

近幾年，新型的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了較高的智能化水平，因此PLC控制技術(shù)也往智能化的方向不斷發(fā)展。通過對PLC控制技術(shù)的應(yīng)用趨勢進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過程中，可以運(yùn)用PLC控制技術(shù)對工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)完成模擬、仿真設(shè)計(jì)，這樣能夠讓系統(tǒng)的可操作性和整體性得到有效完善。另外，如果想要讓PLC控制技術(shù)往健康的方向發(fā)展，就需要將其控制能力作為主要強(qiáng)化對象，但控制系統(tǒng)本身也會變得更為復(fù)雜，這樣也能夠進(jìn)一步提升系統(tǒng)以及工業(yè)機(jī)器人本身的性能。另外，信息通訊技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中也有廣泛的應(yīng)用，因此PLC技術(shù)與信息通訊技術(shù)之間的融合與應(yīng)用，也是PLC控制技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中主要的應(yīng)用趨勢之一。通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，信息通訊技術(shù)的應(yīng)用，讓企業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化。

2 基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 有效控制基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)

PLC編碼控制器是一種新型的控制器，以現(xiàn)代化控制技術(shù)和工業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)動部分為基礎(chǔ)而形成的，當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平逐漸推進(jìn)，PLC編碼控制器已經(jīng)發(fā)展成為具有多種輔助功能的總控制系統(tǒng)，其控制核心是微處理器，利用相關(guān)的軟件系統(tǒng)運(yùn)動驅(qū)動系統(tǒng)、模擬以及仿真系統(tǒng)，等作為輔助?；赑LC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)際工作中，PLC編碼控制器主要就是實(shí)時依據(jù)工業(yè)機(jī)器人的加工數(shù)據(jù)監(jiān)控加工操作的實(shí)際情況，對于出現(xiàn)的各種情況要及時地、針對性地處理解決。

在實(shí)際應(yīng)用中，也可以將PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)劃分為機(jī)電一體化加工系統(tǒng)，這種技術(shù)的核心所在是PLC編碼控制器，這一元件能夠有效控制運(yùn)行中的生產(chǎn)系統(tǒng)，技術(shù)人員也能通過向系統(tǒng)輸入指令，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)機(jī)器人的有效控制。

2.2 基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的控制特性分析

在實(shí)際應(yīng)用過程中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)出了其獨(dú)有的性質(zhì)。一般來說，由于PLC編碼控制器本身具有較強(qiáng)的控制性能，因此能夠有效提升指令信息的發(fā)布速度，并讓工業(yè)機(jī)器人獲得相應(yīng)的指令。另外，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用下，能夠控制工業(yè)系統(tǒng)機(jī)器人完成多種功能。相比其他元件來說，PLC編碼控制器的可靠性與穩(wěn)定性能好，并且能夠?qū)ο嚓P(guān)編碼實(shí)現(xiàn)加密處理，這也讓其具有更為理想的抗干擾能力，讓系統(tǒng)運(yùn)行處于更為穩(wěn)定的狀態(tài)。最后，相比其他元件來說，PLC編碼控制器使用范圍相對較廣，因此很多行業(yè)的生產(chǎn)過程中都能應(yīng)用到這一元件，所以PLC控制技術(shù)具有很強(qiáng)的行業(yè)適應(yīng)性。

2.3 了解工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動方式

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)不同的工業(yè)機(jī)器人，其驅(qū)動系統(tǒng)有著明顯的區(qū)別，常見的驅(qū)動方式包括氣壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動以及電氣驅(qū)動，不同的驅(qū)動方式也有著相應(yīng)的特點(diǎn)。采用液壓驅(qū)動方式的工業(yè)機(jī)器人，需要具有液壓動力源，這種驅(qū)動系統(tǒng)的成本較高，并且采用液壓驅(qū)動的環(huán)境屬于易爆環(huán)境。采取氣壓驅(qū)動雖能夠有效控制生產(chǎn)成本，但是其噪音大，運(yùn)動準(zhǔn)確度難以得到有效保障，因此在簡單工業(yè)機(jī)器人中有廣泛的應(yīng)用。電氣驅(qū)動方式又分為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、直流電機(jī)驅(qū)動、交流電機(jī)驅(qū)動三種，不同的電氣驅(qū)動方式，能達(dá)到不同的精度、應(yīng)用范圍也有所不同，因此能夠適應(yīng)不同的設(shè)計(jì)需求。由于驅(qū)動方式的不同，就需要技術(shù)人員在構(gòu)建系統(tǒng)的過程根據(jù)不同的驅(qū)動方式，合理選擇控制參數(shù)。同時，技術(shù)人員還需要對運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析，進(jìn)而選擇合適的控制方案，保證各個關(guān)節(jié)能夠處于穩(wěn)定的運(yùn)動狀態(tài)。由于很多工業(yè)機(jī)器人工作性質(zhì)決定其控制方式，因此選擇控制系統(tǒng)類型時，可以參考工業(yè)機(jī)器人的工作性質(zhì)。

同理，不同的工業(yè)機(jī)器人的工作環(huán)境也有著一定的差異，很多環(huán)境存在電磁干擾，因此在選擇控制元件時，應(yīng)該盡量選擇抗干擾能力較強(qiáng)的元件。另外，必要的情況下也需要對元件增加抗靜電、防水防潮等措施。在系統(tǒng)正式投入使用之前，也需要對系統(tǒng)本身進(jìn)行測試，明確系統(tǒng)中是否存在相應(yīng)的問題，并對系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。與此同時，技術(shù)人員也應(yīng)該進(jìn)一步分析系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人功能的貼合性。

3 PLC常見故障分析與處理

3.1 PLC控制系統(tǒng)常見故障

PLC本身故障以及其他設(shè)備故障是導(dǎo)致PLC控制系統(tǒng)故障的兩類因素，軟件故障和硬件故障也是常見的故障分類方法。一般來說，軟件故障的發(fā)生幾率相對較小。在故障發(fā)生時，我們可以根據(jù)PLC手冊中的相關(guān)內(nèi)容對故障點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，通過實(shí)踐我們也發(fā)現(xiàn)，硬件故障相對隱蔽，并且具有多發(fā)性。那么在實(shí)際操作過程中，就需要技術(shù)人員細(xì)心觀察，結(jié)合故障表現(xiàn)進(jìn)行綜合判斷。根據(jù)故障發(fā)生范圍分類，我們可以將其分為全局故障和局部故障。

在分析PLC故障的過程中，需要技術(shù)人員首先明確故障的具體現(xiàn)象，按照電路工作原理由外至內(nèi)、由易到難地對故障進(jìn)行分析，并縮小故障范圍，確定故障原因，最后排除并更換故障元件，讓系統(tǒng)恢復(fù)工作狀態(tài)。

3.2 輸入電路故障點(diǎn)

輸入電路的溫度會隨著工作狀態(tài)的變化而發(fā)生變化，另外，粉塵污染以及長期磨損等因素都會導(dǎo)致輸入電路相關(guān)器件老化。較常出現(xiàn)老化問題的部位多為開關(guān)、按鈕、保護(hù)裝置以及熱保護(hù)器件，這些元件的觸點(diǎn)多出現(xiàn)氧化、變形、粉塵堵塞等故障。這些故障會導(dǎo)致觸點(diǎn)接觸不良問題的發(fā)生，進(jìn)而影響信號的正常傳輸，輸出端子不能及時獲取到控制質(zhì)量，輸出設(shè)備則表現(xiàn)為無動作。

在日常管理過程中，需要技術(shù)人員定期對這部分元件進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，避免故障的發(fā)生。在PLC控制系統(tǒng)中，信號異常是輸入電路傳感器故障的常見表現(xiàn)。因此，在安裝傳感器的過程中，需要保證信號線屏蔽層接地，分開敷設(shè)動力電纜以及信號線。同理，由于變頻器輸出電纜本身能夠產(chǎn)生高頻干擾，因此也需要將其與信號線分開敷設(shè)。必要的情況下，需要在PLC內(nèi)部安裝濾波元件。另外也需要技術(shù)人員將這些點(diǎn)位設(shè)置成巡檢必檢點(diǎn)，保證問題能夠在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)。

3.3 輸出電路故障點(diǎn)

PLC輸出端一般會和設(shè)備的繼電器、接觸器以及電磁閥等設(shè)備直接相連，這些部位往往也承受著較大的電流以及頻繁的動作，因此屬于易損部位。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，現(xiàn)場環(huán)境相對較差，因此該部分元件更容易損壞。另外，部分接觸器的觸點(diǎn)由于暴露在生產(chǎn)環(huán)境中，因此容易出現(xiàn)腐蝕氧化、打火等問題，進(jìn)而導(dǎo)致輸出端故障的發(fā)生。

在實(shí)際操作中，建議選用高性能元件，并對生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行改善，同樣需要定期對元件工作狀態(tài)進(jìn)行檢查和維護(hù)，從而達(dá)到保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的作用。

3.3 PLC系統(tǒng)中鏈接部件的故障點(diǎn)

接線端子、固定螺栓等元件在PLC系統(tǒng)中的故障原因多與其本身制造工藝以及安全工藝低下有關(guān)。另外，該部分元件同樣會出現(xiàn)打火、銹蝕等問題。因此，技術(shù)人員需要嚴(yán)把設(shè)備安裝關(guān)，優(yōu)先選擇質(zhì)量可靠的元件，避免因元件質(zhì)量所導(dǎo)致的故障問題發(fā)生。

4 結(jié)束語

綜上所述，PLC技術(shù)的應(yīng)用讓工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，仍然需要技術(shù)人員考慮到工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用需求，根據(jù)需求選擇對應(yīng)的參數(shù)。對于企業(yè)來說，應(yīng)該積極培養(yǎng)優(yōu)秀的技術(shù)人員，從而保證系統(tǒng)的全面性和科學(xué)性，更好地控制工業(yè)機(jī)器人，保證系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。技術(shù)人員自身也需要積極學(xué)習(xí)各種PLC技術(shù)，同樣也需要學(xué)習(xí)不同的工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)理論，這樣能夠更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與機(jī)器人功能之間的融合，達(dá)到提升機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定性的作用，也為進(jìn)一步開發(fā)工業(yè)機(jī)器人功能奠定良好基礎(chǔ)。

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