吳瑩 劉佳陸

摘 要：工業(yè)是國(guó)家發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械、電子、控制等領(lǐng)域的完美結(jié)合，形成機(jī)械、電子、電氣、自動(dòng)化控制為一體的復(fù)雜工業(yè)體系?，F(xiàn)今我國(guó)提出了“智能制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略，通過(guò)將信息化技術(shù)、智能化技術(shù)等技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)制造的跨越性轉(zhuǎn)型升級(jí)，由“世界工廠”向掌握核心技術(shù)的“工業(yè)制造”強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。工業(yè)機(jī)器人作為智能工業(yè)制造中的重要一環(huán)需要積極做好研發(fā)與應(yīng)用，該文在分析工業(yè)機(jī)器人特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)PLC在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；PLC控制；組裝系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

工業(yè)機(jī)器人是我國(guó)實(shí)現(xiàn)“智能制造”戰(zhàn)略的重要一環(huán)，基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)可以將個(gè)體工業(yè)機(jī)器人通過(guò)PLC通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)性的控制，從而使多個(gè)工業(yè)機(jī)器人能夠協(xié)調(diào)作業(yè)，形成自動(dòng)化的生產(chǎn)線，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。現(xiàn)今需要積極加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人的研究與應(yīng)用，尤其是要加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，提高工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化水平。

1 PLC控制工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景，且現(xiàn)今工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在工業(yè)自動(dòng)化（生產(chǎn)流水線）中得到了良好的應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人通過(guò)應(yīng)用PLC進(jìn)行自動(dòng)化控制，借助于PLC強(qiáng)大的計(jì)算能力和良好的抗干擾能力，保證了工業(yè)機(jī)器人的穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中PLC接收上位機(jī)所傳遞的控制信息，完成對(duì)于工業(yè)機(jī)器人中的私服電機(jī)、視頻識(shí)別、位置以及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中的各個(gè)信息的收集與處理，從而使工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線的柔性特性得到較為明顯地提高。

工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中需要從初始位置出發(fā)，使機(jī)械臂水平移動(dòng)操縱機(jī)械爪（機(jī)械手）沿著右側(cè)軌跡移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的移動(dòng)控制。工業(yè)機(jī)器人需要借助大量分布的精密傳感器完成對(duì)工業(yè)機(jī)器人的位置測(cè)量，從而使工業(yè)機(jī)器人形成控制→動(dòng)作→測(cè)量為一體的完整控制系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行流程圖如圖1所示。

2 應(yīng)用于組裝工業(yè)機(jī)器人控制的PLC控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

2.1 硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)器人主要由機(jī)械、電氣、驅(qū)動(dòng)、控制和測(cè)量等幾大部分組成，以基于PLC控制的四軸工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)為例，工業(yè)機(jī)器人中包括四軸工業(yè)機(jī)器人、PLC控制器、電氣控制系統(tǒng)以及氣缸等部分。應(yīng)用于組裝工業(yè)機(jī)器人控制的PLC控制系統(tǒng)，將以PLC為計(jì)算控制核心，加裝I/O模塊以及以太網(wǎng)模塊，完成對(duì)于工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)的收集以及與上位機(jī)的組網(wǎng)。

2.2 工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)作業(yè)流程

工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)主要完成對(duì)于貨物的裝配作業(yè)，為滿足這一要求，工業(yè)機(jī)器人需要完成對(duì)于工件的抓取、搬運(yùn)以及精細(xì)裝配等作業(yè)，過(guò)程繁雜，因此對(duì)于工業(yè)機(jī)器人組裝流水線的控制系統(tǒng)要求較高，PLC具有良好的抗干擾性能、穩(wěn)定性以及強(qiáng)大的信息處理能力，因此選用PLC作為控制核心。工業(yè)機(jī)器人對(duì)于工件的抓取、搬運(yùn)等動(dòng)作主要依靠氣缸作為動(dòng)力源，PLC通過(guò)控制電磁閥的啟閉，來(lái)控制氣缸的前后移動(dòng)，控制工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂與機(jī)械爪的動(dòng)作。此外，在工業(yè)機(jī)器人裝配控制系統(tǒng)中還配備了視覺(jué)系統(tǒng)，依托視覺(jué)系統(tǒng)完成對(duì)工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程的監(jiān)控與產(chǎn)品檢測(cè)。工業(yè)機(jī)器人裝配流水線需要多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人協(xié)同運(yùn)作來(lái)完成工件的裝配作業(yè)，通過(guò)工業(yè)機(jī)器人控制核心PLC所具有的以太網(wǎng)模塊將工業(yè)機(jī)器人裝配流水線的多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人與上位機(jī)聯(lián)系在一起，形成一個(gè)良好的控制網(wǎng)絡(luò)，確保工業(yè)機(jī)器人流水線安全、高效運(yùn)行。

3 做好工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜其運(yùn)動(dòng)涉及復(fù)雜的空間動(dòng)作，為控制工業(yè)機(jī)器人高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行動(dòng)作，需要對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位的監(jiān)控。以PLC作為工業(yè)機(jī)器人控制的核心，在PLC的選型上，首先需要結(jié)合工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)控制中所需要的控制點(diǎn)來(lái)確定PLC的型號(hào)。以某工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)為例，組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人有40個(gè)控制點(diǎn)，因此在PLC的選型中將選用具有48點(diǎn)的PLC，留有一部分冗余接口作為備用接口，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置I/O端口和硬件接線，用以將組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人的各控制點(diǎn)與PLC進(jìn)行良好的連接。此外，在對(duì)組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人的線路進(jìn)行連接時(shí)，需要解決組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人的PLC、觸摸屏以及視覺(jué)系統(tǒng)的組網(wǎng)問(wèn)題，通過(guò)使用以太網(wǎng)對(duì)組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人控制部件進(jìn)行相互連接與組網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)上述部分的信息交換。在編寫(xiě)組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人的PLC控制程序時(shí)，需要注意PLC與組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人之間的信息交換，合理地設(shè)置PLC的通信地址，避免因通信地址設(shè)置不當(dāng)而發(fā)生PLC無(wú)法控制組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人的情況。編制的PLC控制程序中需要注意加裝安全保護(hù)冗余程序，用以確保組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人能夠安全運(yùn)行。組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人所應(yīng)用的PLC程序是根據(jù)過(guò)程編寫(xiě)的，組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中主要分為自動(dòng)和手動(dòng)2種工作模式，在對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中遭遇的各種情況進(jìn)行充分的考慮，并注意加入相應(yīng)的安全保護(hù)程序保障組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人安全運(yùn)行。組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)在運(yùn)行之初需要進(jìn)行初始化管理，避免組裝系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人受到上一次工作的影響而誤動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域中應(yīng)用較多也較為廣泛。隨著時(shí)代的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人借助于快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)能夠在工業(yè)生產(chǎn)制造中發(fā)揮出更多、更大的作用。該文在分析工業(yè)機(jī)器人特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)某工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)進(jìn)行了分析介紹，并就如何做好工業(yè)機(jī)器人組裝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析介紹。

參考文獻(xiàn)

[1]王生發(fā)，張紅兵.VB下的PLC通訊在工業(yè)機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].甘肅科技，2002，18（1）：55-56.

[2]王生發(fā)，潘敏.VB下PLC與PC的通信在工業(yè)機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)電工程，2001， 18（6）：35-37.

[3]張豐華，韓寶玲，羅慶生，等.基于PLC的新型工業(yè)碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2009，17（11）：2191-2193，2196.