工業(yè)機器人在電氣控制中應(yīng)用淺談

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摘要：隨著我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐進步加快，在生產(chǎn)制造中，會應(yīng)用更多的機器人技術(shù)來實現(xiàn)智能化制造，而且工業(yè)機器人技術(shù)在許多的生產(chǎn)領(lǐng)域都有應(yīng)用。在電氣控制中，機器人技術(shù)可以實現(xiàn)對電氣設(shè)備的智能管理，減少人為干預(yù)，以使機器運行更加穩(wěn)定。機器人技術(shù)也是目前工業(yè)制造領(lǐng)域的一項重大革新技術(shù)，會實現(xiàn)無人控制、智能化管理，以使電氣設(shè)備運行更加穩(wěn)定、更加高效。

關(guān)鍵詞:工業(yè)機器人；電氣控制；應(yīng)用思路

引言

機器人技術(shù)是目前高端制造中的一些創(chuàng)新技術(shù)，可以使制造業(yè)得到快速的發(fā)展。智能控制技術(shù)可實現(xiàn)對各類設(shè)備智能化管控，機器人技術(shù)為電氣設(shè)備運轉(zhuǎn)帶來更大的安全保障，而且還會減少設(shè)備在運作中，給人員帶來的威脅，會節(jié)省電能消耗，而且也會提高設(shè)備的運作效率，給操作人員節(jié)省更多的工作量。因而，在未來的電氣行業(yè)中，機器人技術(shù)會成為電氣設(shè)備制造的新發(fā)展趨勢。

1工業(yè)機器人技術(shù)概述

機器人應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域會使用更多的智能化的機械，它們可以自由執(zhí)行各類生產(chǎn)制造任務(wù)，靠電動來實現(xiàn)對各類設(shè)備的智能操控。另外，根據(jù)后臺的計算機終端發(fā)出的指令來操作設(shè)備，這些計算機的設(shè)備就會像人腦一樣發(fā)出各類指令信息，進而去完成整個操作過程，會實現(xiàn)整體生產(chǎn)制造智能化自動化，使制造工作效率變得更高，系統(tǒng)運作更加靈活，也更加穩(wěn)定，會進一步增強各類設(shè)備的運行效率。機器人會包含主體控制核心系統(tǒng)和驅(qū)動等多個部分組成，機器人主體包含了基座和執(zhí)行部位，如機器人的臂部、腕部和手部，有些機器人還會行走，因此還有行駛的功能。很多機器人都會有4個左右的運動自由度，其中在機器人的腕部就會有3個運動自由度，另外在機器人內(nèi)部的啟動裝置中會有傳動設(shè)備和動力設(shè)備，來促使機器人運轉(zhuǎn)。在機器人的核心控制系統(tǒng)，通過輸入一定的程序指令，來操作機器人各個部位的運作。目前，機器人可以根據(jù)腕類型，劃分為直角坐標(biāo)系和圓柱坐標(biāo)系，其中直角坐標(biāo)就是在直角坐標(biāo)的三個方向移動，圓柱形則可以上升、下降、回轉(zhuǎn)以及伸縮。在一些工業(yè)制造企業(yè)內(nèi)部，還會有關(guān)節(jié)型的機器人，這類機器人有很多的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，可以根據(jù)下發(fā)的指令去轉(zhuǎn)動，來實現(xiàn)生產(chǎn)操作[1]。機器人是比較精密智能，而且在機器人中有大量的軟件。通過應(yīng)用軟件控制系統(tǒng)的方式，來實現(xiàn)對各個部件的靈活操控。自動控制系統(tǒng)可以對機器人做好管理控制調(diào)度，以此來實現(xiàn)各項生產(chǎn)作業(yè)有序推進，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，降低整個產(chǎn)品生產(chǎn)的成本。另外，機器人設(shè)備也能夠減少對能源的消耗，以及對外界環(huán)境的污染，隨著當(dāng)前我國高科技迅速的發(fā)展，在機器人中，會使用更多自動化的裝備，這些裝備可以使產(chǎn)品生產(chǎn)制造工作變得更加精細，更加柔性，實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)、智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)[2]。

2機器人自動沖壓線系統(tǒng)的控制方案設(shè)計研究

2.1雙層控制系統(tǒng)方案

通過應(yīng)用雙層網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)沖壓系統(tǒng)從總控系統(tǒng)中獨立，另外工作人員可以應(yīng)用數(shù)據(jù)通信裝置和耦合器，逐步將壓機與自動傳感器控制主站連接，也可以應(yīng)用太網(wǎng)進一步實現(xiàn)對各設(shè)備的實時監(jiān)控。另外，應(yīng)用計算機控制終端，能夠?qū)Ω鱾€生產(chǎn)線的作業(yè)環(huán)節(jié)做好全面的監(jiān)控，應(yīng)用分層的管理控制，可以在不同的設(shè)備中，設(shè)置不同數(shù)據(jù)傳輸通訊的速率，如果一側(cè)的網(wǎng)段產(chǎn)生問題，那么另一側(cè)也能夠有正常運轉(zhuǎn)，進而會提高整體生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性和穩(wěn)定性，也方便對各類設(shè)施設(shè)備的維修[3]。

2.2安全防護系統(tǒng)方案

使用安全防護系統(tǒng)可以確保生產(chǎn)現(xiàn)場和人員人身安全，也可以使電氣設(shè)備更加穩(wěn)定安全地運作，安全保護系統(tǒng)需要通過軟硬件的設(shè)計，如在硬件方面可以安裝安全門，以及應(yīng)用IOS模塊來實現(xiàn)對各類操作設(shè)備的連接。應(yīng)用安全總線與PLC控制系統(tǒng)。在安全管理系統(tǒng)方面，可以使用安全軟件對各類設(shè)備的故障部位做好精準(zhǔn)的判別。從安全軟件管理系統(tǒng)進行程序設(shè)計，并加強對安全回路的管理控制[4]。

2.3電控系統(tǒng)的硬件設(shè)計

在設(shè)計控制器時，要考慮到控制器的穩(wěn)定性，可應(yīng)用西門子的S7400作為控制器，應(yīng)用PC終端顯示，設(shè)備供電電源模塊就可以應(yīng)用西門子CP460，在選擇以太網(wǎng)時，就可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)CP443模塊。在電機設(shè)備的控制機柜上，要配備照明、插座裝置、PLC、交換機。在電力設(shè)備的配電方面要應(yīng)用380伏的電源接線，而且可應(yīng)用控制柜來接地，應(yīng)用24伏的直流電機作為機械使用控制箱的配電設(shè)備。要為插座提供電源以及配備相應(yīng)的照明系統(tǒng)，左邊電機控制柜為提供照明的控制系統(tǒng)，右邊為控制柜的插座。2.4機器人控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計在機器人控制的軟件上，可以使用西門子所配套的編程軟件作為公司系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境?？刂栖浖?nèi)要包含設(shè)備的組態(tài)設(shè)備通信模塊、分配模塊地址，另外也要包含設(shè)備運維管理、文檔資料管理、故障診斷。在控制系統(tǒng)內(nèi)，設(shè)置數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的實時更新。在現(xiàn)場總線中，要實現(xiàn)即插即用，就要使用電子設(shè)備的數(shù)據(jù)庫的文件來描述設(shè)備運行狀態(tài)信息。另外，要給該裝置配備電子數(shù)據(jù)庫文件，通過將設(shè)備內(nèi)部的各類部件集成的控制系統(tǒng)平臺上，以便能夠使系統(tǒng)了解到各個部件運作信息[5]。

3工業(yè)機器人技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用功能研究

3.1高效處理數(shù)據(jù)及采集數(shù)據(jù)

在電氣控制裝置中，可以實現(xiàn)對各類設(shè)備運行數(shù)據(jù)分析，通過將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_的控制終端，由工作人員對這些數(shù)據(jù)進行深度的挖掘分析，并將部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲起來，以便后期數(shù)據(jù)分析。在電氣設(shè)備中安裝一些傳感器，通過直接傳感器實時捕捉電氣設(shè)備運作時狀態(tài)信息，應(yīng)用智能機器人技術(shù)來對數(shù)據(jù)做好實時分析，并且機器人技術(shù)也可以實現(xiàn)對設(shè)備異常故障定位，也可以實現(xiàn)對電氣設(shè)備故障的智能化處理、自動處理。

3.2監(jiān)督系統(tǒng)運行，發(fā)出警報信息

機器人技術(shù)可以對電氣設(shè)備運行中出現(xiàn)的各類故障做好有效的監(jiān)督，也能夠快速地傳送到終端系統(tǒng)上，形成對整個電子系統(tǒng)的模擬。機器人技術(shù)會對電氣設(shè)備的部分開關(guān)做好監(jiān)控，避免異常故障產(chǎn)生。在電氣設(shè)備中，安裝自動警報裝置，可以及時預(yù)警，對于出現(xiàn)的突發(fā)狀況，可以自動地切斷電源，而使電氣設(shè)備免受損[6]。

3.3實現(xiàn)對電氣設(shè)備的智能化操控

應(yīng)用智能化操控技術(shù)可以實現(xiàn)對電氣設(shè)備簡單的操作，在設(shè)備制造中融入智能技術(shù)，此時工作人員就可以通過鼠標(biāo)、鍵盤，輕松實現(xiàn)對各類電器裝置如開關(guān)、隔離裝置、斷路器的控制。另外，也能夠通過計算機，去調(diào)節(jié)電氣設(shè)備的電流，應(yīng)用智能技術(shù)會大幅度地減少設(shè)備使用中的工作量，給工作人員帶來更多的便捷，減少工作人員的勞動強度。

4工業(yè)機器人技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用研究

4.1應(yīng)用于電氣設(shè)備設(shè)計

在電氣設(shè)備的設(shè)計中，設(shè)計師要分析智能技術(shù)和自動技術(shù)在設(shè)備中的應(yīng)用狀況，并通過研究相關(guān)機器人技術(shù)來優(yōu)化設(shè)計電氣裝置的設(shè)計圖。另外，要對機器人技術(shù)特征有更深入的分析，由于電氣設(shè)備內(nèi)部的各類電路布局系統(tǒng)比較復(fù)雜，包含了很多的零部件，也會包含很多學(xué)科的知識。在設(shè)計過程中，可以通過應(yīng)用軟件控制方式，設(shè)計一些算法，進而去實現(xiàn)對電路電氣設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)據(jù)的模擬計算，以便實現(xiàn)對整個電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。在某種程度上，提高設(shè)備運轉(zhuǎn)的工作效率和質(zhì)量水平。

4.2應(yīng)用于電氣控制工作在電氣設(shè)備制造中，構(gòu)建控制系統(tǒng)對于整個設(shè)備運作來講比較重要，電控系統(tǒng)會實現(xiàn)對各部件的靈活操控。在當(dāng)前電氣設(shè)備智能化發(fā)展方向上，應(yīng)用智能控制系統(tǒng)，會逐步降低設(shè)備的電能消耗，而且會提高整個電力設(shè)備運轉(zhuǎn)效率，大幅度地提升了整個生產(chǎn)制造的工作效率，也壓縮了設(shè)備生產(chǎn)制造和設(shè)備運行的資金和成本費用，有效地減輕工作人員的工作量。

4.3用于電氣設(shè)備的日常使用中

電氣設(shè)備與人們的日常生活和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)制造密切聯(lián)系，當(dāng)前生產(chǎn)制造車間內(nèi)部的電子設(shè)備種類繁多，給工作人員帶來了更多的設(shè)備控制難度。不同類型的設(shè)備操作流程不一樣，有些大型的設(shè)備操作比較復(fù)雜，也會增加電力設(shè)備控制時間，因此應(yīng)用機器人技術(shù)，實現(xiàn)部分操作的智能化管理，壓縮人員工作量，會進一步提供設(shè)備操作的效率，縮短操作時間，并減少違規(guī)操作出現(xiàn)失誤問題。

4.4應(yīng)用于故障診斷

在電機設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，會受到各類外界客觀因素的影響，容易使電氣設(shè)備產(chǎn)生故障，以及出現(xiàn)安全事故。如果工作人員不能及時對故障做好檢修分析，找不到故障產(chǎn)生的原因，就會對電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損害，也會給企業(yè)帶來巨額損失。在電氣自動化控制中，要進一步加強對設(shè)備使用、設(shè)備故障等多方面的自動化、智能化的檢測，實現(xiàn)智能處理故障、智能化定位故障，用機器人技術(shù)會逐步壓縮故障診斷的時間，使整個故障診斷更加便捷，更加精準(zhǔn)。

4.5應(yīng)用于簡化自控流程中

電氣自動化、智能化的控制技術(shù)比較專業(yè)，也比較復(fù)雜，需要工作人員在操作時嚴(yán)格地根據(jù)操作規(guī)范要求來使用設(shè)備，避免違規(guī)操作。機器人技術(shù)應(yīng)用到電氣設(shè)備的使用環(huán)節(jié)上，可以及時地去給設(shè)備使用人員提醒，而有效避免操作失誤產(chǎn)生。另外，智能化的機器人技術(shù)可以為各類故障處理提供方法，實現(xiàn)故障自動化處理，確保各類電氣設(shè)備可以穩(wěn)步運轉(zhuǎn)，另外機器人技術(shù)也可以實現(xiàn)對故障的遠程維修處理。

5結(jié)語

近年來，工業(yè)機器人技術(shù)逐步應(yīng)用到電力設(shè)備生產(chǎn)制造和設(shè)備的使用中，可進一步加強對設(shè)備操作的控制。另外，機器人技術(shù)也可以應(yīng)用到設(shè)備故障的診斷中，實現(xiàn)對故障的精準(zhǔn)定位，避免故障影響到設(shè)備運轉(zhuǎn)。機器人技術(shù)也可以對設(shè)備的操控流程做好簡化，使各設(shè)備使用更加便捷簡單，也方便了工作人員，減輕了工作人員的勞動強度和工作量，提高了電氣設(shè)備運作的自動化智能化水平。

參考文獻：

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[3]王亮亮,姜廣政,朱玲,等.一種多模塊工業(yè)機器人開放式實訓(xùn)系統(tǒng):2018,（9）：37.

[4]李澤明,俞益飛,肖盛斌,等.一種多軸運動工業(yè)機器人的電氣控制系統(tǒng):,2018,（9）：47.

[5]姚滿慶.人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用探討[J].數(shù)字通信世界,2020,(4):100.

[6]陳亮,楊曉艷,彭林.工業(yè)機器人在線控制和遠程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].機電工程技術(shù),2019,（7）：68.

作者:徐勇杰 單位:馬鞍山技師學(xué)院