PLC控制技術(shù)支持下的工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王浩

（中交紫光科技有限公司，北京，100088）

1 PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)概述

■ 1.1 PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，促使我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人開始突顯出智能化特征，需要注意的是，這是基于PLC控制技術(shù)而產(chǎn)生的。本文認(rèn)為基于PLC控制技術(shù)下的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)在未來社會(huì)中的發(fā)展過程中需要重視以下幾方面內(nèi)容：

（1）在實(shí)際操作過程中，提高PLC控制技術(shù)的仿真模擬、設(shè)計(jì)分析，提高仿真模擬的精準(zhǔn)度，對(duì)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高控制系統(tǒng)的整體性能，提高機(jī)器人的產(chǎn)能。

（2）隨著PLC控制技術(shù)不斷發(fā)展，其自身的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)寬，同時(shí)，PLC控制技術(shù)自身的控制性能不斷提升，促使工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)趨向于復(fù)雜化。

（3）借助PLC控制技術(shù)進(jìn)一步完善網(wǎng)絡(luò)通信功能，促使工業(yè)機(jī)器人能夠與其他機(jī)器人之間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，循序漸進(jìn)，將PLC控制技術(shù)發(fā)展成為全球工業(yè)機(jī)器人統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

■ 1.2 設(shè)計(jì)需求

工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量主要由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用技術(shù)所決定，在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，需結(jié)合工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式和實(shí)際作業(yè)的需求，確定控制系統(tǒng)的屬性，并將其作為規(guī)劃設(shè)計(jì)的依據(jù)。

（1）以實(shí)際運(yùn)行環(huán)境而言。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行模式是根據(jù)系統(tǒng)所發(fā)出的指令進(jìn)行確定，終端接收單元在獲取指令信號(hào)以后完成相應(yīng)的操作。鑒于此，工業(yè)機(jī)器人內(nèi)部需預(yù)留一定的內(nèi)部空間，合理分布內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，降低內(nèi)部空間的占有率，從而達(dá)到降低制造成本的目的。

（2）以運(yùn)行負(fù)載層面而言。工業(yè)機(jī)器人加工制造以PLC控制技術(shù)作為核心研發(fā)出來，可以有效降低操作人員的工作壓力，進(jìn)行批量化的生產(chǎn)活動(dòng)，提高企業(yè)的整體運(yùn)行效能。運(yùn)行負(fù)載是指工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)在運(yùn)行時(shí)，受到外部壓力而形成的一種荷載能力。因此，設(shè)計(jì)過程中需要明確劃分不同運(yùn)行狀況的具體邊界，確定工作極限值，提高組裝系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

（3）在工作精度方面。組裝系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)出的指令信號(hào)完成相應(yīng)的操作，同時(shí)對(duì)運(yùn)行過程中的精準(zhǔn)度造成一定的影響。機(jī)器人在完成某個(gè)指令的過程中，需結(jié)合終端單元對(duì)空間位置進(jìn)行定位，待定位信息發(fā)送至控制系統(tǒng)后，方可調(diào)整操作參數(shù)，設(shè)置下一步工序，提高系統(tǒng)運(yùn)行過程中的精準(zhǔn)度。設(shè)計(jì)運(yùn)行精度時(shí)根據(jù)終端設(shè)置的空間定位進(jìn)行確定，在最大程度上消除空間位置的偏差，促使指令發(fā)出后可以與終端單元實(shí)現(xiàn)連接。

2 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)框架研究

■ 2.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)框架分析

工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成比較簡(jiǎn)單，主要由電纜、PC機(jī)（Personal Computer，個(gè)人計(jì)算機(jī)）、控制器、設(shè)備、I/O模塊（I/O module）、伺服電機(jī)等硬件裝置構(gòu)成[1]。設(shè)計(jì)人員通過結(jié)構(gòu)劃分，將工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)細(xì)分為三個(gè)關(guān)鍵性構(gòu)成部位，具體情況可以參照下圖1。

圖1 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)框架圖

終端用戶層是指機(jī)器人裝置PC設(shè)備、示教器，二者之間使用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信。操作人員可以利用示教器控制工業(yè)機(jī)器人完成相應(yīng)的動(dòng)作，上位機(jī)PC部位是設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際作業(yè)的需求對(duì)功能模塊進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。

控制器層是工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，主要用來控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行過程中控制器層與軟件、示教器之間相互交互。此外，該層負(fù)責(zé)解釋系統(tǒng)運(yùn)行過程中的程序文件、機(jī)器人運(yùn)行、過程控制等內(nèi)容。

硬件設(shè)備層主要負(fù)責(zé)硬件設(shè)備的控制，確保機(jī)器人接收到特定指令以后控制相應(yīng)的硬件完成指令任務(wù)。

■ 2.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件框架分析

結(jié)合圖2來看，控制系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大致可以細(xì)分為三個(gè)結(jié)構(gòu)層?？傆?jì)需要負(fù)責(zé)四個(gè)控制系統(tǒng)的進(jìn)程：管理進(jìn)程、RC（Remote Control，遙控、遠(yuǎn)程控制）子系統(tǒng)進(jìn)程、設(shè)備接口進(jìn)程、PLC子系統(tǒng)進(jìn)程。不同的進(jìn)程所負(fù)責(zé)的任務(wù)不同，結(jié)合實(shí)際情況將運(yùn)行任務(wù)細(xì)分為實(shí)時(shí)性任務(wù)、非實(shí)時(shí)性任務(wù)。

圖2 工業(yè)機(jī)器人控制器軟件系統(tǒng)架構(gòu)圖

（1）運(yùn)行管理層。該層主要負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的監(jiān)控與任務(wù)管理活動(dòng)，具體涉及：機(jī)器人初始化配置、控制系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)運(yùn)行過程中的控制、任務(wù)管理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管、機(jī)器人結(jié)構(gòu)組件故障報(bào)警等。

（2）設(shè)備接口層。該層主要負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的外部接口進(jìn)程，使用總線通訊的方式完成I/O模塊、伺服模塊之間的信息交互。本文采用EtherCat總線接口，利用EtherCat協(xié)議實(shí)現(xiàn)不同構(gòu)件之間的數(shù)據(jù)交互。設(shè)備接口層其實(shí)是一個(gè)外部驅(qū)動(dòng)接口，這種接口的兼容性較強(qiáng)大，可以適用于多種不同類型的接口，高效滿足控制系統(tǒng)通用性要求。

（3）核心業(yè)務(wù)層。該層主要負(fù)責(zé)兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)程：RC及PLC。其中，RC進(jìn)程主要用來控制機(jī)器人運(yùn)行，PLC進(jìn)程則負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的邏輯功能，二者之間存在緊密的關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步而言，PLC系統(tǒng)是整個(gè)業(yè)務(wù)層中的核心部分，通過PLC系統(tǒng)與RC系統(tǒng)進(jìn)行交互，促使數(shù)據(jù)信息在控制系統(tǒng)不同子系統(tǒng)中相互傳遞，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)共享。

（4）本文著重對(duì)軟PLC系統(tǒng)展開調(diào)研，控制系統(tǒng)會(huì)將開發(fā)人員所設(shè)計(jì)的PLC程序傳輸至編輯器內(nèi)，編輯器接收到程序后開始編譯，并對(duì)程序信息進(jìn)行處理，然后將處理后的信息加載至控制系統(tǒng)內(nèi)，再破解分析目標(biāo)對(duì)象并執(zhí)行相應(yīng)的操作。整個(gè)過程中，需要完成軟PLC系統(tǒng)初始化任務(wù)與虛擬機(jī)的兩個(gè)子任務(wù)。軟PLC系統(tǒng)進(jìn)程的主線程其實(shí)是為了完成系統(tǒng)的初始化任務(wù)，完整讀取計(jì)算機(jī)自帶Windows系統(tǒng)中的目標(biāo)文件，該文件存儲(chǔ)在PLC程序中，在這個(gè)過程中還會(huì)對(duì)PLC程序進(jìn)行內(nèi)存映像，啟動(dòng)PLC虛擬機(jī)，從而保證系統(tǒng)的線程進(jìn)入堵塞狀態(tài)，當(dāng)程序的主線程任務(wù)完成后自動(dòng)退出程序。不難發(fā)現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)的關(guān)鍵性任務(wù)其實(shí)是軟PLC虛擬機(jī)的任務(wù)，在程序內(nèi)的主線程內(nèi)開啟一個(gè)或多個(gè)虛擬機(jī)子任務(wù)，讀取、解析、執(zhí)行目標(biāo)對(duì)象的程序文件，從而實(shí)現(xiàn)邏輯、過程控制。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在對(duì)PLC控制技術(shù)進(jìn)行研究分析、設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需加大對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的功能需求關(guān)注度，明確指出PLC控制技術(shù)的實(shí)際需求。PLC控制器作為一種先進(jìn)且性能強(qiáng)大的控制器，其具備諸多種輔助功能，控制器的核心構(gòu)件是微處理器。PLC結(jié)合機(jī)器人運(yùn)行的實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，并結(jié)合監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)出合理的指令，可以有效避免機(jī)器人發(fā)生故障。結(jié)合實(shí)際情況來看，工業(yè)機(jī)器人在實(shí)踐過程中，PLC控制技術(shù)發(fā)揮出巨大的效能。首先，該技術(shù)具備極強(qiáng)的控制能力，可以保證指令信息的時(shí)效性；其次，PLC控制技術(shù)具備一定的可靠性，其能夠?qū)?fù)雜的編碼進(jìn)行加密處理，強(qiáng)化控制器的抗干擾能力，保證機(jī)器人運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性；最后，PLC控制技術(shù)具備適用性特點(diǎn)，可以被廣泛運(yùn)用在諸多生產(chǎn)活動(dòng)中。

■ 3.1 PLC控制的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分析

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人的過程中，需要著重分析機(jī)器人抓取目標(biāo)、搬運(yùn)目標(biāo)、裝配作業(yè)等相關(guān)功能，基于PLC控制技術(shù)，利用氣缸的驅(qū)動(dòng)作用實(shí)現(xiàn)以上功能。依靠電磁閥構(gòu)件來控制氣缸以實(shí)現(xiàn)各種不同功能，利用電磁閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，由此可以論證出工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中運(yùn)用PLC控制技術(shù)，系統(tǒng)必須內(nèi)置電磁閥與控制開關(guān)，并保證二者相互協(xié)調(diào)，不會(huì)產(chǎn)生沖突，其屬于一種比較特殊的控制方法。一個(gè)完整的工業(yè)機(jī)器人需要配置兩個(gè)作業(yè)臺(tái)，在工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行控制的過程中，利用特定的構(gòu)件將機(jī)器人移動(dòng)至1#作業(yè)臺(tái)，然后將工件從2#作業(yè)臺(tái)移動(dòng)至1#作業(yè)臺(tái)，再開始對(duì)下一個(gè)工件進(jìn)行操作。工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)流程可以參照?qǐng)D3。

結(jié)合圖3可以了解到，工業(yè)機(jī)器人會(huì)根據(jù)事先編制好的作業(yè)流程執(zhí)行特定的動(dòng)作。機(jī)器人在初始化部位開始向下移動(dòng)，操作手指將1#作業(yè)臺(tái)上放置的工件夾住，移動(dòng)至指定部位。在一定距離以后，機(jī)器人的機(jī)械臂會(huì)沿著既定方向進(jìn)行移動(dòng)，直至機(jī)器人將工件傳輸至2#作業(yè)臺(tái)部位。然后按照以上流程依次將所有工件全部放置在2#作業(yè)臺(tái)上，由此完成整個(gè)工作周期。工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠同時(shí)以連續(xù)性、手動(dòng)型操作方式進(jìn)行操控。設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)是保證PLC控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，工件到達(dá)輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)完成分配任務(wù)。對(duì)工業(yè)機(jī)器人動(dòng)作的變化進(jìn)行了解，借助限位器來控制系統(tǒng)的位置檢測(cè)信號(hào)，促使機(jī)器人的機(jī)械臂動(dòng)作變化的精準(zhǔn)性。機(jī)器人的啟動(dòng)與關(guān)閉可以通過控制按鈕來掌控。

圖3 機(jī)器人裝置工作流程示意圖

■ 3.2 PLC控制系統(tǒng)的機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人軟件的過程中，以機(jī)器人的操作流程作為依據(jù)。機(jī)器人是基于PLC控制技術(shù)開發(fā)出來的，控制系統(tǒng)提供有兩種控制模式：手動(dòng)操控模式與自動(dòng)操作模式。在對(duì)軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需全面了解機(jī)器人控制系統(tǒng)的具體作業(yè)流程，確保流程的全面性，并對(duì)每一步作業(yè)流程進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)合實(shí)際情況而言，在設(shè)計(jì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件部位時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照以下流程進(jìn)行：

（1）對(duì)機(jī)器人軟件程序進(jìn)行初始化管理。初始化管理保證機(jī)器人處于充電狀態(tài)下，這樣規(guī)定是為了確保機(jī)器人可以有效展開后續(xù)的動(dòng)作，保證控制系統(tǒng)不會(huì)因直接輸入信號(hào)而導(dǎo)致機(jī)器人表現(xiàn)出錯(cuò)誤的動(dòng)作。在編制控制程序時(shí)，應(yīng)合理選擇PLC初始化狀態(tài)指令，從而達(dá)到簡(jiǎn)化編程的目的。

（2）對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的手動(dòng)模式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)置手動(dòng)控制按鈕，確?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，手動(dòng)操控模式主要是為了應(yīng)對(duì)機(jī)器人后期的檢修。先設(shè)計(jì)手動(dòng)控制按鈕，將其與機(jī)器人的機(jī)械臂進(jìn)行連接，適當(dāng)降低機(jī)械臂，然后按照標(biāo)準(zhǔn)程序完成機(jī)器人手臂、手指、手腕的動(dòng)作。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性，可以設(shè)置保護(hù)程序進(jìn)行保護(hù)。

（3）在全面掌握機(jī)器人常規(guī)性作業(yè)流程的前提下，對(duì)機(jī)器人自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證機(jī)器人每一個(gè)動(dòng)作相互之間不會(huì)產(chǎn)生沖突。一般情況下，當(dāng)機(jī)器人處于初始化狀態(tài)時(shí)，其應(yīng)該對(duì)自身的結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行自檢。

3.2.1 軟PLC虛擬機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)表示

IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)僅定義了軟PLC編程語言層面的數(shù)據(jù)類型規(guī)范，未定義軟PLC運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)表示方法。因此設(shè)計(jì)軟PLC虛擬機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)表示時(shí)，一方面要能夠正確表達(dá)IEC6I I31-3標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型，另一方面設(shè)計(jì)要盡量簡(jiǎn)潔，以降低軟PLC虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。因此本文采用帶類型標(biāo)簽的數(shù)據(jù)共用體來表示虛擬機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)可表示整型、無符整型、浮點(diǎn)型和字符串型4種不同類型的數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)均由類型標(biāo)簽和值兩部分組成。

3.2.2 用戶級(jí)POU調(diào)用指令

IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)定義了3種形式的程序組織單元POU：函數(shù) FUN、功能塊FB和程序PROG。一個(gè)軟PLC任務(wù)由一個(gè)或多個(gè)POU組成，至少包含一個(gè)頂層POU，作為軟PLC任務(wù)的入口程序。每個(gè)POU都是一個(gè)獨(dú)立的軟件模塊，通過相互調(diào)用來實(shí)現(xiàn)完整的軟PLC功能。

這3種形式的POU有各自的異同點(diǎn)。為簡(jiǎn)化虛擬機(jī)設(shè)計(jì)，本文采用統(tǒng)一的POU調(diào)用過程設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)POU的調(diào)用過程，必須通過調(diào)用棧來維護(hù)調(diào)用狀態(tài)，這樣才能在調(diào)用結(jié)束后保證正常返回。本文設(shè)計(jì)的調(diào)用棧結(jié)構(gòu)包含棧容量、棧頂索引和棧空間基址。棧容量固定不變，是由軟PLC編譯器通過計(jì)算當(dāng)前軟PLC任務(wù)的最大POU調(diào)用深度而給定的，并保存在軟PLC目標(biāo)文件任務(wù)描述符中；棧頂索引始終指向下一個(gè)可用的空閑棧幀；調(diào)用?？臻g是一個(gè)棧幀數(shù)組，在目標(biāo)文件加載過程中根據(jù)棧容量動(dòng)態(tài)分配而來。

PLC任務(wù)中每次調(diào)用一個(gè)POU時(shí)，虛擬機(jī)會(huì)創(chuàng)建這個(gè)POU（即當(dāng)前活動(dòng)的POU）棧幀結(jié)構(gòu)，并壓入調(diào)用棧中；每次從一個(gè)POU中返回時(shí)，虛擬機(jī)便會(huì)從調(diào)用棧中彈出并銷毀這個(gè)POU棧幀結(jié)構(gòu)。因此每個(gè)棧幀對(duì)應(yīng)一個(gè)POU，棧底存放的棧幀便是頂層POU，即最外層或入口POU，棧頂存放的棧幀則是當(dāng)前活動(dòng)中的POU。

當(dāng)前活動(dòng)POU棧幀維護(hù)著該P(yáng)OU相關(guān)的接口信息以及返回地址信息，以保證調(diào)用時(shí)傳參過程和返回過程的正確性。本文設(shè)計(jì)的棧幀結(jié)構(gòu)包含當(dāng)前活動(dòng)POU描述符索引、返回地址、寄存器組基址。當(dāng)前活動(dòng)POU描述符索引用于索引到當(dāng)前活動(dòng)POU描述符；返回地址實(shí)為軟PLC任務(wù)模型代碼段中虛擬機(jī)指令索引，指向調(diào)用當(dāng)前活動(dòng)POU指令的下一條虛擬機(jī)指令。

本文設(shè)計(jì)的虛擬機(jī)在運(yùn)行時(shí)，不能直接對(duì)軟PLC任務(wù)模型中的各類數(shù)據(jù)段（即常量段、全局變量段、保持?jǐn)?shù)據(jù)段）中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算或操作，必須先從這些數(shù)據(jù)段中加載數(shù)據(jù)到寄存器中，然后對(duì)寄存器數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算或操作。每個(gè)“寄存器”結(jié)構(gòu)實(shí)際為一個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)IValue，這種設(shè)計(jì)犧牲了一定的運(yùn)行效率，換取了軟PLC編譯器和虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的降低。寄存器組是在創(chuàng)建棧幀過程中動(dòng)態(tài)分配而來的，其數(shù)目從當(dāng)前活動(dòng)POU描述符信息中獲取，即輸入變量個(gè)數(shù)p、輸入-輸出變量個(gè)數(shù)q、輸出變量個(gè)數(shù)r和局部變量個(gè)數(shù)s之和。在所有虛擬機(jī)指令中，均使用8bit的操作數(shù)來索引寄存器，因此寄存器組最多可包含256個(gè)寄存器。

具體執(zhí)行步驟如下所述:

（1）解碼ucall指令。ucall指令的編碼類型為ABx。其中A用于索引調(diào)用者寄存器組中傳入?yún)?shù)的起始位置，Bx用于索引被調(diào)用POU描述符。

（2）創(chuàng)建被調(diào)用者棧幀。將Bx保存在被調(diào)用者棧幀pou字段中，以便在被調(diào)用POU返回時(shí)使用；從軟PLC任務(wù)模型中取得當(dāng)前程序計(jì)數(shù)器PC的值，并將PC+1保存到返回地址ret字段中，以便能正確返回到ucall指令的下一條指令；根據(jù)被調(diào)用POU描述符信息，動(dòng)態(tài)分配n（n=p+q+r+s）個(gè)寄存器空間。

（3）傳入?yún)?shù)。從調(diào)用者寄存器組復(fù)制入?yún)⒌奖徽{(diào)用者寄存器組，傳入?yún)?shù)的個(gè)數(shù)為P+q，包括被調(diào)用you輸入變量和輸入-輸出變量。入?yún)⒃谡{(diào)用者寄存器組中起始位置由A索引，在被調(diào)用者寄存器組中起始位置為O。

（4）棧幀入棧。壓入被調(diào)用者棧幀到調(diào)用棧中，調(diào)用棧會(huì)自動(dòng)維護(hù)棧頂索引，使其指向下一個(gè)空閑棧幀的位置。

（5）入口跳轉(zhuǎn)。從被調(diào)用POU描述符中取得入口地址i賦給程序計(jì)數(shù)器PC，至此ucall指令執(zhí)行完畢，虛擬機(jī)在下一個(gè)“取指-譯碼-執(zhí)行”周期，便進(jìn)入被調(diào)用POU代碼內(nèi)執(zhí)行。

3.2.3 軟PLC系統(tǒng)運(yùn)行庫

系統(tǒng)級(jí)POU調(diào)用過程具體步驟如下所述：

（1）解碼scull指令。scull指令的編碼類型為ABx，其中A用于索引寄存器組中參數(shù)列表的起始位置，Bx用于索引系統(tǒng)級(jí)POU描述符。

（2）執(zhí)行系統(tǒng)級(jí)POU本體。根據(jù)描述符的入口地址字段得到該系統(tǒng)級(jí)POU程序本體，將A索引的寄存器地址傳入后執(zhí)行。此時(shí)系統(tǒng)級(jí)POU內(nèi)部將直接對(duì)寄存器組的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

（3）程序計(jì)數(shù)器PC自增1，以便執(zhí)行下一條虛擬機(jī)指令，至此scan執(zhí)行完畢。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)無法有效滿足實(shí)際作業(yè)的需求，需要對(duì)工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。本文以PLC控制技術(shù)作為前提基礎(chǔ)，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化控制的整體性能，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)工業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。