工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)PLC技術(shù)應(yīng)用分析

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摘要：伴隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)性發(fā)展，我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平也在不斷地提高，工業(yè)發(fā)展期間工業(yè)機(jī)器人的工作價(jià)值、工作效率均有顯著的改進(jìn)，這也間接提升了工業(yè)機(jī)器人的綜合運(yùn)行效益。工業(yè)行業(yè)當(dāng)中的PLC技術(shù)的應(yīng)用可以達(dá)到非常理想的控制效果，其具備較強(qiáng)的抗干擾功能，可以更好地為工業(yè)機(jī)器人的控制奠定基礎(chǔ)。對(duì)此，為了進(jìn)一步提高工業(yè)機(jī)器人的綜合控制效益，文章簡(jiǎn)要分析PLC技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，希望可以為相關(guān)工作者提供幫助。

關(guān)鍵詞：plc技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人；控制系統(tǒng)；應(yīng)用

自動(dòng)化控制技術(shù)本身帶有許多的技術(shù)性?xún)?yōu)勢(shì)，在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常普遍，同時(shí)對(duì)于整個(gè)PLC技術(shù)的運(yùn)行具備一定的推動(dòng)作用。工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)期間的應(yīng)用價(jià)值是多元化的，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效益的推動(dòng)，同時(shí)還可以更好地控制人為因素的參與，更好地降低人為因素的負(fù)面影響。在工業(yè)領(lǐng)域中，基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人具備較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，其可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的管理，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)具備較高的適應(yīng)價(jià)值。對(duì)此，探討PLC技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中的應(yīng)用具備顯著實(shí)踐性?xún)r(jià)值。

1工業(yè)機(jī)器人

首臺(tái)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)自于美國(guó)，最初是由美國(guó)通用公司研制并投入到生產(chǎn)中，這也代表著工業(yè)機(jī)器人可以有效進(jìn)入到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。伴隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及編程控制器控制技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)得到不斷改善，這也促使制造業(yè)得到了明顯的發(fā)展，提升了整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)制造的效率以及質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)向著第三代編碼控制器的階段發(fā)展，這也是基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。

2基于PLC技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、PLC控制技術(shù)以及CAD等技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的技術(shù)，這些技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，促使現(xiàn)代化的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域獲得了更多的科學(xué)依據(jù)與參考發(fā)展支持?；赑LC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)也進(jìn)入到了非常關(guān)鍵的階段，在工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)中，基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)可以發(fā)揮非常重要的作用價(jià)值，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用質(zhì)量與效率也成為了衡量工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。按照PLC控制的工業(yè)機(jī)器人也就是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)在PLC控制技術(shù)之下的運(yùn)行方式，其可以以自動(dòng)化方式完成多功能任務(wù)，促使整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)持續(xù)高效運(yùn)行。另外，基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人可以有效推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行，同時(shí)完成機(jī)電一體化的發(fā)展目的。當(dāng)前新型的基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在智能化方面得到了明顯的改進(jìn)，對(duì)于未來(lái)的發(fā)展研究其主要方向在于三個(gè)方面：1、實(shí)際操作中PLC控制時(shí)，可以借助PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)基于PLC控制工業(yè)機(jī)器人的模擬與仿真設(shè)計(jì)，從而完成相應(yīng)的操作任務(wù)，促使工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)操作得到穩(wěn)定性發(fā)展；2、促使PLC控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)良好的優(yōu)化與發(fā)展，同時(shí)可以更好地改善PLC控制系統(tǒng)的綜合控制能力，促使工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)得到顯著的改進(jìn)，同時(shí)對(duì)于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的性能能夠達(dá)到比較突出的優(yōu)化作用，相對(duì)于以往可以達(dá)到數(shù)倍提升；3、基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人可以借助網(wǎng)絡(luò)通信功能的優(yōu)化，確保機(jī)器人可以借助網(wǎng)絡(luò)和其他的方式進(jìn)行連接，促使工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)可以保持一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，從而維持良好的運(yùn)行效果。

3PLC技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1通信控制的應(yīng)用

為了更好地保障通信的安全性與穩(wěn)定性，需要做好通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與落實(shí)，并解決通信期間信息交互的相關(guān)問(wèn)題，提高通信質(zhì)量。通信協(xié)議也可以簡(jiǎn)單理解成為網(wǎng)絡(luò)通信的規(guī)程，也就是約定結(jié)合。在通信與信息傳輸?shù)膬身?xiàng)功能基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的識(shí)別與判斷，并完成信息數(shù)據(jù)的同步性處理，在出現(xiàn)錯(cuò)誤信息時(shí)能及時(shí)進(jìn)行修正，并保障信息的可靠性與完整性。PLC網(wǎng)絡(luò)中通信協(xié)議一般是應(yīng)用通用或企業(yè)專(zhuān)用兩種類(lèi)型。針對(duì)中層、底層的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、自網(wǎng)絡(luò)普遍是應(yīng)用企業(yè)專(zhuān)用通信協(xié)議方式，底層的子網(wǎng)絡(luò)需要承擔(dān)信息的交流與數(shù)據(jù)命令等任務(wù)，雖然涉及到的信息量并不多，但是存在較高的實(shí)時(shí)性需求。對(duì)于企業(yè)的專(zhuān)用協(xié)議而言，涉及到物理層、鏈路層、應(yīng)用層，層數(shù)雖然不多但是傳輸?shù)男史浅８?。具體協(xié)議方面應(yīng)用USS、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口以及PROFIBUS等不同協(xié)議方式。在信息系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)本身應(yīng)當(dāng)帶有相關(guān)的檢錯(cuò)以及糾錯(cuò)的功能，這一功能的實(shí)現(xiàn)必然會(huì)涉及到錯(cuò)誤代碼的控制能力，換而言之就是通信系統(tǒng)需要帶有一定的考核標(biāo)準(zhǔn)功能，在數(shù)據(jù)傳輸期間可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的錯(cuò)誤鑒別與基礎(chǔ)處理。系統(tǒng)在識(shí)別到錯(cuò)誤信號(hào)之后可以通過(guò)糾正、去除等途徑進(jìn)行處理。常規(guī)的通信控制方式主要是以檢錯(cuò)為主，并應(yīng)用奇偶校驗(yàn)、方針碼等方式進(jìn)行檢錯(cuò)。對(duì)于高級(jí)的通信控制任務(wù)而言，可采用CRC方式進(jìn)行檢錯(cuò)，這種檢錯(cuò)方式具備更高的自動(dòng)化功能，檢錯(cuò)功能具備可靠性、準(zhǔn)確性以及低誤差等優(yōu)勢(shì)。另外，通信系統(tǒng)本身帶有開(kāi)放性的特征，在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的布置方面存在集中化的特征，所以在具體應(yīng)用中需要充分應(yīng)用可編程的控制器和數(shù)據(jù)傳遞的傳感器實(shí)現(xiàn)針對(duì)性管理，從而提高PLC技術(shù)的運(yùn)行效益。

3.2運(yùn)動(dòng)控制變成

工業(yè)機(jī)器人主要是以運(yùn)動(dòng)控制為主，其中A-BPLCControlLogix控制系統(tǒng)具備比較完善的運(yùn)動(dòng)控制功能，RSLogix5555處理器內(nèi)部帶有非常豐富的運(yùn)動(dòng)控制指令，支持運(yùn)動(dòng)控制功能，RSLogix5000軟件除了可以以順序方式實(shí)現(xiàn)對(duì)梯形圖變成控制，還可以為運(yùn)動(dòng)控制提供相對(duì)比較完善的編程和調(diào)試。借助1756-MO8SE模塊可以實(shí)現(xiàn)光纖連接，此時(shí)可以集成ControlLogix的平臺(tái)內(nèi)借助SERCOS接口和控制器進(jìn)行通訊控制，并為運(yùn)動(dòng)控制以及機(jī)械控制提供一個(gè)平臺(tái)，不僅可以實(shí)現(xiàn)單軸的運(yùn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)二軸、多軸的協(xié)調(diào)性運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)軌跡控制目的，滿(mǎn)足機(jī)器人的不同運(yùn)動(dòng)控制要求。在協(xié)調(diào)系統(tǒng)時(shí)間的主設(shè)備方面，可以應(yīng)用Logix5555控制器實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軸的控制，同時(shí)需要定義在相關(guān)機(jī)架設(shè)備，并作為協(xié)調(diào)系統(tǒng)時(shí)間的主要設(shè)備，其可以促使機(jī)架當(dāng)中所有伺服模塊和控制器保持同一個(gè)時(shí)鐘同步控制與運(yùn)行目的，一個(gè)機(jī)架當(dāng)中只能夠有一個(gè)CST主設(shè)備。在運(yùn)動(dòng)模塊方面添加1756-MO8SE，運(yùn)動(dòng)控制模塊本身可以借助I/O回路信號(hào)的方式進(jìn)行控制，其運(yùn)動(dòng)模塊本身也可以實(shí)現(xiàn)速度環(huán)與位置環(huán)的閉環(huán)性控制。由于運(yùn)動(dòng)控制被集成在處理器當(dāng)中，使得運(yùn)動(dòng)控制的性能得到了明顯的改善，處理器也可以更好地執(zhí)行各種高級(jí)運(yùn)動(dòng)命令以及運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃功能。SERCOS屬于一種開(kāi)放性控制器，其可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字式的驅(qū)動(dòng)器接口連接，并以專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)通訊系統(tǒng)，達(dá)到高速、串行以及實(shí)時(shí)的通訊效果，促使整個(gè)通信保持高傳輸速度以及高抗干擾功能。SERCOS接口可以將多軸集成運(yùn)動(dòng)控制和平臺(tái)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)銜接。1756-M08SE8軸和SERCOS的接口伺服模塊可以提供平臺(tái)和伺服驅(qū)動(dòng)器之間的光纖連接支持，整個(gè)控制方式具備較強(qiáng)的抗干擾功能以及高速信息傳輸功能，借助接口連接驅(qū)動(dòng)器，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的刷新以及對(duì)的及時(shí)刷新，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)的有效控制，最多可以實(shí)現(xiàn)8個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)軸的支持，支持分布與方便的驅(qū)動(dòng)需求，具備較強(qiáng)的靈活性。在運(yùn)動(dòng)軸方面，需要確保參數(shù)設(shè)置合理性，以升降臂為例，電機(jī)可以借助減速器帶動(dòng)絲桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，減速器的傳動(dòng)比例應(yīng)當(dāng)控制為1∶80，絲桿螺距控制為4mm，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)應(yīng)用定位控制方式處理，采用MAM運(yùn)動(dòng)指令。

3.3精度分析

精度分析屬于決定整個(gè)工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)功能與工作效率水平的重要影響指標(biāo)。工業(yè)機(jī)器人的位置精度決定因素非常多，例如機(jī)械部分振動(dòng)、機(jī)電精度、溫度與運(yùn)動(dòng)慣性、安裝精度等方面。按照ControlLogix控制的全數(shù)字化交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)支持下的工業(yè)機(jī)器人工作精度的分析方式主要在于下面幾點(diǎn)：（1）交流伺服幾點(diǎn)的控制性精度。以Y系列交流伺服電機(jī)的控制精度主要是通過(guò)電機(jī)軸的后端旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行控制。電機(jī)的非負(fù)載軸一端安裝增量式的光電碼盤(pán)，借助光電碼盤(pán)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)反饋從而完成伺服系統(tǒng)位置的反饋構(gòu)建一個(gè)信息反饋閉環(huán)。電機(jī)應(yīng)用2000線(xiàn)的編碼器，驅(qū)動(dòng)器則應(yīng)用四倍頻的技術(shù)方式，脈沖當(dāng)量設(shè)置為0.045°，分辨率為0.18°，確保整體位置控制精確度；（2）增量式光電碼盤(pán)，在非荷載軸側(cè)，可以規(guī)避機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)以及變形對(duì)于位置控制精度方面的控制；（3）應(yīng)用全數(shù)字式的伺服驅(qū)動(dòng)方式，電路的穩(wěn)定可以控制到最小的漂移量，可以規(guī)避溫度對(duì)于參數(shù)指標(biāo)的控制影響，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性；（4）工業(yè)機(jī)器人電路應(yīng)用低慣性轉(zhuǎn)子，并保持24VDC抱閘起的釋放，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)性的控制，同時(shí)也可以借助伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制，可以保障整個(gè)運(yùn)動(dòng)慣性控制到最小值，基本上可以忽略慣性問(wèn)題。

4總結(jié)

綜上所述，相對(duì)于傳統(tǒng)的硬件系統(tǒng)連接線(xiàn)路方式的控制模式而言，PLC控制技術(shù)具備更加快捷簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，其能夠促使工業(yè)機(jī)器人的控制過(guò)程保持柔性與拓展性?xún)?yōu)勢(shì)。基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)可以更好地保障機(jī)器人控制工作的可靠性與安全性，能夠顯著提升整個(gè)控制的抗干擾性能。當(dāng)前按照PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了比較普遍的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)也是一種相對(duì)較強(qiáng)的機(jī)電一體化技術(shù)方式，屬于未來(lái)的重要發(fā)展方向，可以為工業(yè)生產(chǎn)提供可靠支持。

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作者：季文超 單位：長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院