摘要：近些年，我国工业领域使用PLC控制系统的机器人越来越广泛。随着该项技术的不断成熟，我国已经可以使用PLC控制系统对多个领域的工业机器人进行操控，运行较为复杂的加工程序。本文主要研究了工业机器人设计的整体方案，并探讨基于PLC控制的工业机器人系统设计的相关内容。
最近几年，我国工业主动化范畴最主要的PLC操控技能、工业机器人技能以及ＣＡＤ技能得到全面展开和立异。跟着技能的展开和完善，当时工业主动化技能有了很大的前进。基于PLC操控的工业机器人体系研究，把PLC操控的工业机器人体系运用在出产中的希望也成为了实际。当时以PLC操控为主的工业机器人体系现已被广泛运用到工业出产中，取得了抱负成效，且成为了衡量工业主动化展开水平的主要依据。工业机器人在运用PLC操控技能后，可以在出产过程中主动展开各项活动，而且可以保质保量的完结，为工业企业发明非常好的利益，一起推进了工业机电一体化出产的展开速度。
1工业机器人整体方案
1.1工业机器人整体结构
工业机器人的全体结构可分为履行体系、驱动体系、操控体系等几有些模块，这些体系首要担任工业机器人的正常工作与操作指令。其间履行体系是工业机器人的首要构成之一，该体系首要操控机器人在工业生产环节中的正常运转，将工业机器人的各个零部件串联起来并有用配合；驱动体系是工业机器人的动力操控中心，首要为履行体系供给动力，供给动力的首要方式为液压、气压和电动驱动等；操控体系是工业机器人的大脑，首要担任操控和指挥工作，向履行体系传递信息，因而也可称为中枢管理体系，其首要依托计算机和有关编程软件完成功用，此外还需要电气操控回路和电器元件等作为辅助。
1.2设计基本要求
工业机器人能否达成设计目标与实现设计功能，都需要依据相关指标进行衡量。工业机器人的结构不同，其评价指标也是不同的。机器人可以通过多种编程语言进行控制，以此来完成复杂的制造任务。部分企业为了节约经济成本，进一步提升生产效率，所使用的机器人的结构布局、机器大小、关节数、传动系统驱动方式等部分都会因操作功能不同而异。因此，在工业机器人设计整体方案中，机器人必须满足基本工作空间、机械自由度、有效负载、动力等相关重要参数。
1.3伺服控制系统
伺服控制系统是工业机器人的重要组成部分，其主要分为两种操控方式：一是开环控制系统；二是闭环控制系统。开环伺服控制系统主要采用电机驱动方式，电机为整个结构提供动力；而闭环伺服控制系统使用直流或交流作为动力，两者的动力来源完全不同。此外，闭环伺服控制系统采用的是负反馈控制系统，系统中的检测元件将执行部件的位移、转角、速度等形变量变成电信号，之后将这种电信号传递到系统输入端，与标准信息进行比较，得出最终信号的大小，最后按照减小误差的方法控制驱动电路，并将误差减小到零，而开环伺服控制系统则没有此种功能。
２PLC控制的工业机器人控制系统硬件设计分析
在对工业机器人进行设计时，首先要考虑的问题是机器人必须具备抓取、搬运以及装配在内的各种功能，这就要在PLC控制技术基础上依靠气缸驱动作用达成。而控制气缸驱动动作的主要部分是电磁阀部件，通过对此部件操作达到各种动作的配置，这就证实了工业机器人想要运用PLC控制必须要保证具备电磁阀部件与多种类型的开关装置，并保证两者之间协调配合，这是一种特殊的开关量控制方法。一个完整的工业机器人包含了两个不同的工作台，在对机器人操作时，通过加工的工件从初始位置传达到１＃工作台，没有经过操作的工件通过传输到２＃工作台继而回转到１＃工作台，之后再开展下一工件的操作。如图１所示即为整个机器人装置的工作流程示意图。
如图１所示，机器人会按照事先预定好的程序完成控制操作，首先机器人在初期设置的位置不断向下移动手腕，操作手指将图中１号工作台上的工件夹紧操作，从而达到上下移动的目的。移动到一定位置机器人的手指和手腕会在手臂的带领下沿着规定方向移动，等移动到预定位置后再按照下行方位继续移动，直到控制机器人将工件准确传输到２号工作台位置。而想要再次传输到２号工作台要实施与上述流程相反的操作，这样才算完成一个全面的循环工作周期。机器人自动控制系统中最独特的一个特征是：可以同时实施手动型和连续性操作。而设计的重点是确保PLC操作达到输入点或输出点的分配工作目标。通过对机器人装置的动作要求了解，利用限位开关装置达到控制系统位置检测信号工作目的，更好地保证机器人手臂动作定位的标准性。对于机器人开关可以设置通断按钮进行控制，上升或左右移动可以利用电磁阀部件控制。
３PLC控制系统的机器人软件设计
机器人软件设计时充分根据机器人操作流程图进行。机器人是建立在PLC操控技能根底上，经过手动和自动两种方式进行操作操控的。在规划过程中要对机器人自动操控体系的全部作业流程次序特征周全思考，所以在挑选程序规划指令时要根据步进次序操控指令完结。规划机器人全体自动操控体系软件需依照以下步骤进行：（１）对机器人程序进行全部初始化办理。机器人设备在充电状况下对其进行全部的初始化，首要是为了今后动作的顺利开展，避免机器人自动操控体系设备因为直接接入而受到过错动作操控。在编制初始化程序的操作指令时要挑选ＩＳＬ初始状况指令，这样才干实现编程简化。（２）对机器人操控体系的手动操控模式合理规划。在规划过程中要对手动操作的操控按钮进行合理规划，手动运转首要是对于机器人体系在维护和修补过程中便利操作规划的。首要要对手动开关进行规划，在连接到手指部件后，将机械手臂恰当下降，并依照一样的程序对机器人的手臂、手腕以及手指的移动或松紧进行操作。为了确保体系愈加安全，需求设置联锁维护程序对其进行维护。（３）经过对机器人设备的根底作业流程全部了解，周全思考后方可施行机器人自动操控体系的规划，确保每个动作之间的协调性。通常是机器人处于初始状况下，或者检测工作处于待处理工件状态下展开自动控制动作。
PLC与智能传感器、智能执行装置（如变频器），也可联成设备网。也可通讯，交换数据，相互操作。可联接成远程控制系统，系统范围面可大到几十、几百公里或更大。这种远程控制，既提高了控制能力，又简化了硬件接线及维护。PLC可与计算机通讯，加进信息网。利用计算机具有强大的信息处理及信息显示功能，可实现计算机对控制系统的监控与数据采集SCADA。同时，还可用计算机进行PLC编程、监控及管理。移动机器人正好利用其特点，可以将该技术用在家庭移动机器人、深海探测机器人、太空探测机器人等。总之，PLC的五大控制功能在移动机器人上得到充分的应用。
结论
和传统的硬件系统接线线路相比较，PLC控制技术在硬件设计上更加便捷，节省了空间，更好地保证了机器人控制过程中的柔性特质和拓展性特质，在PLC控制基础上对工业机器人系统的设计有很大的帮助。PLC控制技术全面替代传统的继电器控制电路，在很大程度上提升机器人控制系统整体的可靠性、抗干扰性以及易维护性功能。
参考文献：
[1]陈保帆，韩亚军．基于PLC控制产线机器人系统设计与研究［Ｊ］．数字技术与应用，２０１４，（０３）：７－８．
[2]黄磊．制造机器人PLC控制系统的设计［Ｊ］．柳州职业技术学院学报，２０１３，（０３）：５７－６０
论文作者:杨永泉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/18
标签：机器人论文; 工业论文; 控制系统论文; 体系论文; 操作论文; 首要论文; 工件论文; 《电力设备》2017年第8期论文;