基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)設(shè)計

劉帥 劉琴

摘要：PLC控制下的工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)具有綜合性特點(diǎn)，為確保系統(tǒng)運(yùn)行的合理性，必須深度分析出PLC控制系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，令每一項指令操控可正確驅(qū)動部件進(jìn)行操作?；诖?，文章以PLC控制系統(tǒng)為切入點(diǎn)，分析工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計需求，對工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：PLC;工業(yè)機(jī)器人;系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP242.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0088-02

0? 引言

科學(xué)技術(shù)作為工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要內(nèi)驅(qū)力，特別是對于國內(nèi)外激烈的市場競爭體系中，企業(yè)要想提高自身的運(yùn)營收益，必須加大對先進(jìn)技術(shù)、工藝的引入力度，打造智能化、自動化的運(yùn)作格局，提高實際生產(chǎn)效率。工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)與推廣，是由集成控制系統(tǒng)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、終端操控部件等組成的，通過系統(tǒng)對相關(guān)組件的智能化調(diào)控，確保工業(yè)機(jī)器人在實際操作過程中，可精準(zhǔn)執(zhí)行信息指令，保證整個系統(tǒng)的自動化運(yùn)行，降低企業(yè)的人資投入。本文則是針對PLC控制下的工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行探討，僅供參考。

1? PLC控制系統(tǒng)概述

PLC控制系統(tǒng)是一種具有可編程屬性的邏輯控制器，在內(nèi)部存儲器的支撐下，可保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，各項指令在操作時，按照相對應(yīng)的順序予以執(zhí)行，避免產(chǎn)生信息指令錯誤對接的現(xiàn)象，這對于自動化操控設(shè)備而言，則可通過系統(tǒng)終端指令的操控，令各項信息指令的生成與下達(dá)維系在每一個指標(biāo)上，保證各類信息傳輸路徑與功能的對接性。從工作模式而言，PLC在微處理器的支撐下，可應(yīng)用到自動化控制體系內(nèi)，利用數(shù)字化調(diào)控功能，確保指令下達(dá)與執(zhí)行的一致性。從組成結(jié)構(gòu)而言，PLC控制系統(tǒng)是以中央處理系統(tǒng)為核心，結(jié)合信號接收接口、電源、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)等，令內(nèi)部相關(guān)指令的下達(dá)，可以通過邏輯排列，進(jìn)行時序、模擬、邏輯等多個形式的操控，且每一項數(shù)據(jù)指令的下達(dá)，不會產(chǎn)生終端機(jī)構(gòu)執(zhí)行過程中碰撞問題，提高系統(tǒng)運(yùn)行精度。從應(yīng)用模式而言，PLC控制系統(tǒng)所具備的集成功能，令其在實際應(yīng)用過程中，具備運(yùn)行可靠性，及時針對系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的誤差問題進(jìn)行診斷，同時，PLC控制系統(tǒng)的簡易編程、組態(tài)靈活、安裝簡便、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)勢，使得系統(tǒng)在智能化、自動化控制體系中的應(yīng)用度逐漸加大，進(jìn)而滿足多線程、多任務(wù)的運(yùn)行需求，在一定程度上，推動我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2? 工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計需求

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)主要是通過對信息指令的對接，實現(xiàn)在不同操控工況下，系統(tǒng)可按照相關(guān)指令進(jìn)行時間節(jié)點(diǎn)下的多線程操作處理，進(jìn)而替代人工完成相對應(yīng)的操作，降低企業(yè)對人力資源的投入，進(jìn)而降低企業(yè)的經(jīng)營成本，實現(xiàn)基于技術(shù)升級的企業(yè)經(jīng)營利潤的提升，增強(qiáng)企業(yè)應(yīng)對市場風(fēng)險的能力，為其實現(xiàn)長久發(fā)展奠定牢固的基礎(chǔ)。工業(yè)機(jī)器人同時也可通過對數(shù)據(jù)指令的對接傳輸，提高實際上的對特定問題的處理精度，真正完整批量化、精細(xì)化生產(chǎn)運(yùn)作模式。就現(xiàn)實的經(jīng)營情況而言，企業(yè)按照大批量的工業(yè)生產(chǎn)模式來進(jìn)行對產(chǎn)品的生產(chǎn)雖然能夠滿足一般的社會民眾對工業(yè)品的質(zhì)量要求，但是隨著時代的進(jìn)步，此種方式越來越不能夠滿足人們對產(chǎn)品多樣化與個性化的需求。大批量生產(chǎn)模式與精細(xì)化的生產(chǎn)模式相結(jié)合才是未來的企業(yè)發(fā)展的可行方向。工業(yè)機(jī)器人利用對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確對接與處理，可以幫助企業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；c精細(xì)化并存的生產(chǎn)，提高企業(yè)為人民群眾提供多樣化服務(wù)的能力，促進(jìn)企業(yè)競爭水平的提升。按照工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)的工作原理來看，其在運(yùn)行過程中，要想實現(xiàn)對指令任務(wù)的多元化處理需求，則需要通過機(jī)器人內(nèi)部多個機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作，暢通機(jī)器人內(nèi)部的信息傳輸路徑，盡量減少信息傳輸過程中發(fā)生的損耗，確保每一項指令信息的準(zhǔn)確、及時的下達(dá)，可正確驅(qū)動相關(guān)操控部件進(jìn)行操作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、傳感機(jī)構(gòu)、決策機(jī)構(gòu)等，且信息指令的生成與下達(dá)，各個機(jī)構(gòu)之間將通過信息指令實現(xiàn)在固有操控范圍內(nèi)的關(guān)聯(lián)。只有這樣，才可確保工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行過程中，終端操控部件在科學(xué)性的決策指令下，及時將具體的指令信息傳輸?shù)綑C(jī)器人內(nèi)部的各個終端部分，協(xié)調(diào)相關(guān)的終端部件進(jìn)行系統(tǒng)化的運(yùn)動，完成各類驅(qū)動任務(wù)，且可由傳感機(jī)構(gòu)對機(jī)器人設(shè)備當(dāng)前操作行為產(chǎn)生的信息進(jìn)行核對，并將核對的結(jié)果同步反饋到主系統(tǒng)中，明晰出當(dāng)前機(jī)器人所呈現(xiàn)出工況信息是否到達(dá)預(yù)期設(shè)定，保證系統(tǒng)的運(yùn)行效率及質(zhì)量。

2.2 設(shè)計需求

工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的高低是由內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成、技術(shù)應(yīng)用來決定的，在前期規(guī)劃設(shè)計時，必須依據(jù)工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)的運(yùn)行模式，合理界定出不同操控機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中呈現(xiàn)出的屬性，并將其作為系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的數(shù)據(jù)。與此同時，機(jī)器人在實際操作過程中，大多是由智能控制系統(tǒng)進(jìn)行自動化操控的，即為人們只需要下達(dá)相應(yīng)的指令，便可依據(jù)數(shù)據(jù)指令進(jìn)行實時化操控，滿足工業(yè)機(jī)器人的多功能運(yùn)行需求。與此同時，工業(yè)機(jī)器人在研發(fā)及制造過程中，對專業(yè)技術(shù)的要求度較高，需要相關(guān)單位投入大量的科研資源與人才資源，并且需要其花費(fèi)較長的研發(fā)時間，綜合消耗大量的成本。這就需要在實際設(shè)計中，綜合考慮到系統(tǒng)功能實現(xiàn)過程中的硬性指標(biāo)，且應(yīng)與系統(tǒng)功能所產(chǎn)生的協(xié)調(diào)點(diǎn)設(shè)定對接程序，確保在荷載運(yùn)行工況下，可正確執(zhí)行數(shù)據(jù)指令，滿足設(shè)備的運(yùn)行需求。

首先，在工作環(huán)境中。工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行模式，是通過主系統(tǒng)下達(dá)的指令，對工業(yè)機(jī)器人的終端機(jī)構(gòu)進(jìn)行操控，在固定空間中完成多任務(wù)操作需求。而工業(yè)機(jī)器人在實際運(yùn)行過程中，內(nèi)部操控機(jī)構(gòu)屬于多聯(lián)動系統(tǒng)，即為需要不同操控終端之間的配合才可完整指令操控任務(wù)。對此，工業(yè)機(jī)器人內(nèi)部環(huán)境必須預(yù)留好一定的空間，在不同操控部件的合理配比下，降低工業(yè)機(jī)器人操控系統(tǒng)的空間占有率，達(dá)到成本節(jié)約的效用。

其次，在工作負(fù)載方面。工業(yè)機(jī)器人的建設(shè)，可以看成是以技術(shù)為驅(qū)動，替代人工操作，完成批量化生產(chǎn)，提高企業(yè)的運(yùn)行質(zhì)量。工作負(fù)載則是指工業(yè)機(jī)器人組裝結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中，受到外界工作壓力影響所產(chǎn)生的荷載能力。為此，在實際操作過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計必須嚴(yán)格界定出工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行工況，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)作效能，制定出工作極限值，提高組裝系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

最后，在工作精度方面。組裝系統(tǒng)能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)指令，決定著系統(tǒng)操作過程中的精準(zhǔn)性。機(jī)器人在完成某一項指令時，需要針對終端機(jī)構(gòu)進(jìn)行空間定位，待定位信息傳達(dá)到系統(tǒng)中，才可按照整體操控參數(shù)，設(shè)定下一步的指令，確保終端操控系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)性。工作精度設(shè)計則是針對具有聯(lián)動屬性的操控終端設(shè)定相對應(yīng)的空間定位，最大限度的消除空間位置誤差，保證指令下達(dá)與終端機(jī)構(gòu)執(zhí)行的對接性。

3? PLC控制下的工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)設(shè)計

3.1 工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)的控制流程

PLC控制支撐下的工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)設(shè)計，可以看成是以邏輯控制器為驅(qū)動的指令操控模式，確保數(shù)據(jù)指令下達(dá)過程中，真正由主操控系統(tǒng)實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的核定，提高實際操控精度。在科學(xué)技術(shù)的不斷更新下，工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)也需要進(jìn)行及時調(diào)整，滿足工業(yè)生產(chǎn)及設(shè)備操控需求。為此，PLC控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，必須深度解析出以微控系統(tǒng)為核心的處理功能，在具體實現(xiàn)過程中，是否能夠達(dá)到相對應(yīng)的操控需求，進(jìn)一步查證出數(shù)據(jù)操作控制是否符合預(yù)設(shè)設(shè)定需求，然后結(jié)合模擬軟件，查證出當(dāng)前操控視域下，各項指令參數(shù)所能達(dá)到的預(yù)設(shè)指標(biāo)，進(jìn)而形成一體化的操控體系，令終端操控機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)下達(dá)的指令形成精準(zhǔn)對接，達(dá)到實時處理的訴求。從實際運(yùn)行效果來講，組裝系統(tǒng)實現(xiàn)某一類操控功能，是需要軟件系統(tǒng)與硬件設(shè)施，在指令操控下，完成協(xié)同化運(yùn)作，令每一項指令的實現(xiàn)可以正確驅(qū)動相關(guān)部件，提高工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行質(zhì)量。

3.2 工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)設(shè)計

工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)在設(shè)計時，必須綜合考慮到工業(yè)機(jī)器人的操作屬性，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)作原理，深度分析出不同操控視域下，每一項操控指令實現(xiàn)的對接性。PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用，則是將系統(tǒng)功能與指令訴求進(jìn)行對接，通過軟件與硬件的關(guān)聯(lián)，確?？刂乒δ艿膶崿F(xiàn)，可正確驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行操作。PLC控制系統(tǒng)所具備的集成性、成本性、可靠性的優(yōu)勢，將大大提高工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)的運(yùn)行效率，且PLC系統(tǒng)可提供拓展功能，針對技術(shù)更新，對系統(tǒng)本體進(jìn)行自主更新，滿足系統(tǒng)多功能、高效率更新的需求。

3.2.1 硬件設(shè)計

硬件設(shè)計是針對工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)的運(yùn)行空間、運(yùn)行負(fù)載等，確定出終端操控部件在實際運(yùn)作過程中應(yīng)當(dāng)遵循的參數(shù)值，然后協(xié)調(diào)各類參數(shù)，確保終端操控機(jī)構(gòu)執(zhí)行指令的精確性。為此，工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)的驅(qū)動類型可以設(shè)定為氣缸驅(qū)動模式，通過構(gòu)件電磁閥裝置，使得指令正確對部件進(jìn)行驅(qū)動處理，只有這樣，才可進(jìn)一步實現(xiàn)對不同動作的指令下達(dá)，完成工序化操作。從組成模式來講，工業(yè)機(jī)器人在實現(xiàn)某一類操作時，其所產(chǎn)生的運(yùn)動訴求，一般是以固定程序為指令進(jìn)行智能化、自動化操作的，例如在自動化工作臺中，機(jī)械臂需要執(zhí)行夾緊、移動等操作，完成在空間定位下的精準(zhǔn)擦操作，然后通過對工作周期的設(shè)定，確保硬件結(jié)構(gòu)在時間分配點(diǎn)、空間分配點(diǎn)下，可以真正將操作模式立足于系統(tǒng)科學(xué)性操作之上，以提高運(yùn)行質(zhì)量。此外，為確保系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)性，需要針對機(jī)器人運(yùn)作模式，設(shè)定相對應(yīng)的傳感裝置，通過信號監(jiān)測，實時將終端操控機(jī)構(gòu)的運(yùn)行信息反饋到主系統(tǒng)中，為自動化操控體系提供數(shù)據(jù)決策，進(jìn)而對終端操控部件實現(xiàn)更為精準(zhǔn)的定位。

3.2.2 軟件設(shè)計

針對軟件部分進(jìn)行設(shè)計，需考慮到PLC控制系統(tǒng)在整個機(jī)器人組裝系統(tǒng)內(nèi)的組態(tài)模式，然后結(jié)合機(jī)器人在固有程序指令下的操控需求，制定出具有全過程跟蹤屬性的軟件結(jié)構(gòu)，確保相關(guān)信息的實現(xiàn)，可以按照邏輯順序?qū)M件進(jìn)行正確驅(qū)動。為此，在初始編程時，必須調(diào)整好指令狀態(tài)，保證程序編寫的簡化性，然后結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行屬性，令每一項操控功能的實現(xiàn)，可在數(shù)據(jù)傳輸范疇內(nèi)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效率轉(zhuǎn)換與對接，提高系統(tǒng)操控效率。此外，軟件設(shè)計過程中，必須注意軟件程序驅(qū)動下的各個終端機(jī)構(gòu)是否符合實際運(yùn)行需求，并設(shè)定聯(lián)鎖保護(hù)程序，避免程序碰撞產(chǎn)生安全隱患。

4? 結(jié)語

綜上所述，PLC控制系統(tǒng)下的工業(yè)機(jī)器人操控功能在具體實現(xiàn)時，是通過每一項指令的下達(dá)，令主系統(tǒng)與終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)形成精準(zhǔn)對接。為此，針對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，必須綜合考慮到系統(tǒng)運(yùn)行模式，利用PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，實現(xiàn)對整個操控系統(tǒng)的科學(xué)性驅(qū)動。

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