基于PLC與工業(yè)機(jī)器人的電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

單保鵬

【摘 ?要】工業(yè)機(jī)器人經(jīng)常與PLC一起構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)化系統(tǒng)。本文將開(kāi)發(fā)一種用于工業(yè)機(jī)器人控制的電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人作為控制器，通過(guò)DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線與PLC進(jìn)行信號(hào)交互，構(gòu)建機(jī)器人-電機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)備接線簡(jiǎn)單，性價(jià)比高，通用性強(qiáng)，可用于機(jī)器人打磨、拋光、去毛刺等應(yīng)用場(chǎng)合。

【關(guān)鍵詞】PLC;工業(yè)機(jī)器人;電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

引言

為預(yù)防電機(jī)短路故障的發(fā)生，應(yīng)重點(diǎn)按照故障的特點(diǎn)與情況強(qiáng)化PLC自控系統(tǒng)的防護(hù)設(shè)計(jì)，健全防護(hù)模式和機(jī)制，有效規(guī)避出現(xiàn)電機(jī)短路故障問(wèn)題。驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)作為電動(dòng)自行車的重要部件，目前國(guó)內(nèi)基本靠人工或半自動(dòng)化來(lái)完成，存在生產(chǎn)效率低、人員用量大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等現(xiàn)象。

1、PLC與工業(yè)機(jī)器人特點(diǎn)

在電氣自動(dòng)化控制中，采用PLC技術(shù)和變頻器可以優(yōu)化以往的控制方式，更適合實(shí)際的控制要求和標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際工作中，通過(guò)PLC變頻器的工作優(yōu)勢(shì)，提高了電氣設(shè)備的自動(dòng)控制效果，提升實(shí)際的管理水平。隨著電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中高壓供電形勢(shì)的不斷發(fā)展和延伸，產(chǎn)生了一定危險(xiǎn)性的行為，因此在實(shí)際工作中需要融入PLC技術(shù)和變頻器加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)指的有效調(diào)節(jié)，并且還可以降低其中的維修率，保證電網(wǎng)能夠具備安全性較高的特點(diǎn)。在大中型企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)期間需要生產(chǎn)大批量的產(chǎn)品，在此過(guò)程中難免會(huì)存在產(chǎn)業(yè)鏈間接斷裂的問(wèn)題，在傳統(tǒng)設(shè)備操作期間如果單元運(yùn)行模塊出現(xiàn)故障的話，那么會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓的問(wèn)題對(duì)實(shí)際生產(chǎn)造成一定的影響，所以在實(shí)際工作中需要充分發(fā)揮PLC技術(shù)和變頻器的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)單元模塊發(fā)生故障的話，那么可以利用系統(tǒng)本身的控制功能，馬上控制故障的單位，防止對(duì)其他模塊造成一定的影響，在此期間其他單元模塊可以更加正常的運(yùn)行。CPU單元在PLC系統(tǒng)中所占據(jù)的地位較為突出，大多數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸工作都是由CPU單元而進(jìn)行的，能夠完成自動(dòng)接收和信息的反饋，使得整個(gè)數(shù)據(jù)工作能夠具備系統(tǒng)性和智能化的特征，提升實(shí)際的控制效果。

2、電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)PLC技術(shù)的應(yīng)用

2.1、開(kāi)關(guān)量控制

操作電氣設(shè)備時(shí)，需要保證電氣設(shè)備各部分開(kāi)關(guān)的操作效果，利用開(kāi)關(guān)有效控制電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。而且大部分用電設(shè)備涉及的開(kāi)關(guān)數(shù)量較多，導(dǎo)致用電設(shè)備操作難度急劇增加，用電設(shè)備的開(kāi)關(guān)控制和實(shí)際操作水平也會(huì)受到很大影響。這就應(yīng)利用PLC技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備開(kāi)關(guān)量進(jìn)行有效控制，借助PLC技術(shù)幫助人們明確電氣設(shè)備各個(gè)開(kāi)關(guān)量之間的邏輯關(guān)系，并通過(guò)可編程邏輯調(diào)整電氣設(shè)備開(kāi)關(guān)量之間關(guān)系，并在各個(gè)開(kāi)關(guān)相互關(guān)聯(lián)的條件下提高電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平。此外，還應(yīng)借助PLC技術(shù)對(duì)各區(qū)域開(kāi)關(guān)操作順序進(jìn)行有效控制，嚴(yán)防電氣設(shè)備開(kāi)關(guān)量在自動(dòng)化控制時(shí)受到不良因素的干擾，借此保障電氣設(shè)備中開(kāi)關(guān)操作順序，這就可以在開(kāi)關(guān)支持下對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制。

2.2、程序設(shè)計(jì)

首先對(duì)變頻器的通信格式說(shuō)明，03：讀從機(jī)參數(shù);06：寫(xiě)從機(jī)參數(shù);變頻器頻率通信設(shè)定地址為1000H，讀取運(yùn)行頻率地址為1001H。命令字地址為2000H，對(duì)其寫(xiě)入0001為正轉(zhuǎn)運(yùn)行，0002為反轉(zhuǎn)運(yùn)行，0005為停機(jī)。PLC一側(cè)的通信，首先設(shè)置選項(xiàng)板CP1W-ClF11的通信參數(shù)。歐姆龍CP1H的Modbus-RTU用DM區(qū)固定分配，這里使用串口2進(jìn)行通信時(shí)，命令幀的地址范圍是D32300～D32349，從站地址放到D32300的低8位地址，功能碼放到D32301的低8位地址，通信數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)放到D32302，由后面的通信數(shù)據(jù)決定，通信數(shù)據(jù)放到D32303～D32349。CRC校驗(yàn)碼不需計(jì)算，由PLC自動(dòng)計(jì)算。響應(yīng)幀的地址范圍是D32350～D32399，D32350的低8位為從站地址，D32354～D32355為應(yīng)答內(nèi)容。

2.3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的完善

在電機(jī)短路故障PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，改進(jìn)輸入采樣模塊、程序執(zhí)行模塊和輸出刷新模塊，提升系統(tǒng)應(yīng)用水平，充分發(fā)揮系統(tǒng)在電機(jī)短路故障預(yù)防、控制和保護(hù)過(guò)程中的作用價(jià)值。1）在設(shè)計(jì)輸入采樣模塊的過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)將控制電機(jī)的命令輸入到采樣模塊中，利用PLC系統(tǒng)進(jìn)行所采集信息的分析、解讀、研究，之后將模塊、影響區(qū)、裝置等各類信息輸出，合理進(jìn)行命令傳送的情況下，利用電機(jī)繼電器設(shè)備合理接收其中的信號(hào)內(nèi)容，精確、準(zhǔn)確地輸入電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)值、開(kāi)關(guān)量模塊數(shù)值，利用先進(jìn)的自控系統(tǒng)反饋電機(jī)的運(yùn)作狀況數(shù)值，反復(fù)、循環(huán)地處理，便于有關(guān)工作部門利用PLC自控系統(tǒng)的防護(hù)模式掌握電機(jī)的運(yùn)作狀況，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)控處理，及時(shí)了解電機(jī)短路的故障問(wèn)題和安全隱患，保證防護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)化程度。2）設(shè)計(jì)電機(jī)短路故障原因分析的模塊，科學(xué)化、動(dòng)態(tài)地分析故障發(fā)生原因，預(yù)防出現(xiàn)延時(shí)問(wèn)題，合理監(jiān)控電機(jī)設(shè)備啟動(dòng)過(guò)程中的電流狀態(tài)，如若有電流過(guò)高的現(xiàn)象，就應(yīng)自動(dòng)停機(jī)，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的短路后果，使得系統(tǒng)可以安全、穩(wěn)定地運(yùn)作。

2.4、優(yōu)化系統(tǒng)模塊

PLC技術(shù)和變頻器也有助于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模塊化在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，改進(jìn)以往的模塊化工作模式，利用PLC技術(shù)和變頻器解決電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中相關(guān)性強(qiáng)的問(wèn)題，根據(jù)不同的電機(jī)設(shè)備和模塊編寫(xiě)相應(yīng)的控制程序，完成指令的輸出和輸入，也可以直接控制某個(gè)單元，如果在實(shí)際實(shí)施中，某一個(gè)環(huán)節(jié)存在較為嚴(yán)重的意外的話，那么可以馬上關(guān)停這一故障的模塊，防止對(duì)其他環(huán)節(jié)造成嚴(yán)重等影響，也降低了整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓情況的發(fā)生。在可編程控制器實(shí)施過(guò)程中可以縮短虛擬繼電器的反應(yīng)時(shí)間，比如可以通過(guò)編程的控制器來(lái)控制好斷路器。在以往傳統(tǒng)斷路器應(yīng)用過(guò)程中主要采取的是繼電器的控制模式，不僅整個(gè)反應(yīng)時(shí)間是比較長(zhǎng)的，整個(gè)控制系統(tǒng)也無(wú)法滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及要求，在精準(zhǔn)度方面較差。所以在實(shí)際工作中可以利用可編程的控制器，配合著PLC技術(shù)來(lái)彰顯開(kāi)關(guān)量控制的使用價(jià)值，滿足實(shí)際的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

2.5、控制干擾

電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)受到各種因素的干擾，影響電氣設(shè)備的運(yùn)行和安全效果，電氣設(shè)備在各種具體工作中的作用也會(huì)受到很大影響。因此，電氣設(shè)備的抗干擾控制要在支撐下進(jìn)行，發(fā)揮PLC技術(shù)的抗干擾特性，防止電氣設(shè)備在自動(dòng)運(yùn)行中受到限制。而且不同電氣設(shè)備的絕緣值規(guī)定存在一定差異，這就應(yīng)在按照各項(xiàng)參數(shù)信息調(diào)整電氣設(shè)備絕緣值參數(shù)，借此提高電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平，在維持電氣設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行和穩(wěn)定效果的同時(shí)，彰顯PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的實(shí)際應(yīng)用。如果電氣設(shè)備因各項(xiàng)因素干擾而出現(xiàn)問(wèn)題，還需要通過(guò)現(xiàn)代化手段對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程中的干擾因素進(jìn)行研究，之后利用PLC技術(shù)和各項(xiàng)干擾因素實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行邏輯編程調(diào)整，必要情況下還可以對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，及時(shí)處理電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障問(wèn)題，進(jìn)一步提高電氣設(shè)備自動(dòng)化控制力度。

結(jié)束語(yǔ)

電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)也有越來(lái)越廣泛，為了完善系統(tǒng)應(yīng)用模式，需要充分發(fā)揮PLC制度和變頻器的優(yōu)勢(shì)，控制伺服電機(jī)和螺絲電批等執(zhí)行元件完成電機(jī)裝配工作，大幅度降低了控制伺服電機(jī)和螺絲電批等執(zhí)行元件完成電機(jī)裝配工作，大幅度降低了。

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作者簡(jiǎn)介：

單保鵬，男，山東省聊城市，漢族 2001年1月，大專，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)。