張曉東

【摘要】電子信息技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛?；诖?，本文將PLC的機(jī)器人控制系統(tǒng)作為出發(fā)點(diǎn)，來更好的分析工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，還分析了PLC控制技術(shù)的具體應(yīng)用方法，包括硬件配置、程序設(shè)計(jì)等，來有效地提高工業(yè)機(jī)器人的可靠性及穩(wěn)定性，旨在取得良好的效果。通過論述以上內(nèi)容，來為技術(shù)人員提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】基于PLC控制；工業(yè)機(jī)器熱系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)通信

在現(xiàn)如今，機(jī)器人已經(jīng)被應(yīng)用在生產(chǎn)中，主要是用來自動(dòng)化搬運(yùn)零件、參與生產(chǎn)工作等，來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。關(guān)節(jié)式機(jī)器人能夠模擬出一些人類的手臂動(dòng)作，通過多傳感器識(shí)別當(dāng)前環(huán)境，并按照預(yù)先設(shè)定的程序來實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

1基于PLC控制下工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）生產(chǎn)件設(shè)計(jì)。每一個(gè)生產(chǎn)合格的設(shè)備都需要通過生產(chǎn)順序才能夠完成作業(yè)，通過研究前期的工藝，能夠得出可靠的結(jié)論。為了完成工藝生產(chǎn)任務(wù)，需要根據(jù)操作維護(hù)要求，確保性高價(jià)比，來實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；同時(shí)，生產(chǎn)產(chǎn)品需要進(jìn)行合理的工藝設(shè)計(jì)，來滿足設(shè)備的生產(chǎn)需求。（2）選擇合適的系統(tǒng)，系統(tǒng)承擔(dān)著工業(yè)機(jī)器人工藝生產(chǎn)的自動(dòng)流轉(zhuǎn)過程，通過使用專業(yè)化的機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效自動(dòng)化生產(chǎn)；（3）通過合理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠構(gòu)成一個(gè)完成的生產(chǎn)流程。首先，在每個(gè)生產(chǎn)工藝中，需要由控制機(jī)器人系統(tǒng)自主完成生產(chǎn)。在每個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，同樣需要機(jī)器人的自主系統(tǒng)來完成。這些功能都涉及到PLC系統(tǒng)之間的信息交換功能，因此，需要建立一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)交互的網(wǎng)絡(luò)，來為工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，完成上下料的工作任務(wù)提供技術(shù)支持。按照信號(hào)交互的質(zhì)量及系統(tǒng)的整體配置，主要包括了以下通信方式包括了直接I/O通信；以太網(wǎng)通訊；CanOpen總線通信；485通信等等。

1.2硬件配置

為了實(shí)現(xiàn)較高性能的系統(tǒng)控制，需要進(jìn)行合理的選擇、設(shè)計(jì)，來確保硬件設(shè)備具有非常好的使用性價(jià)比。通過選擇高質(zhì)量的PLC及其I/O模塊、通訊模塊， HMI等，建立一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)。

在選擇系列PLC中，需要選擇借助系統(tǒng)的需求，構(gòu)建一個(gè)適合的操控系統(tǒng)，但并不會(huì)造成PLC的浪費(fèi)，由于所選的PLC具有60k的程序容量、4096點(diǎn)數(shù)I/O、0.034μs運(yùn)算處理速度、1M可擴(kuò)展空間等特點(diǎn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)USB接口、RS485接口以及CanOpen接口的連接。USB接口主要用于應(yīng)用文件以及程序的下載。RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，+2V～+6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”，采用兩線制的接線方法。與驅(qū)動(dòng)器通訊的CanOpen總線是通過驅(qū)動(dòng)器側(cè)面的雙口RJ45連接器使用網(wǎng)線進(jìn)行的菊花鏈的級(jí)聯(lián)，采用了PDO協(xié)定來在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間交換即時(shí)的資料。人機(jī)界面（HMI）的選擇。HIMI是通過系統(tǒng)操作及實(shí)現(xiàn)信息指示的主要構(gòu)件，需用選擇工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的的人機(jī)界面，通過以太網(wǎng)與PLC通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

1.3程序設(shè)計(jì)

常用的PLC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是梯形圖，偏重于邏輯設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)則使用了功能塊及結(jié)構(gòu)化文本的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，并采用了面向?qū)ο蟮木幊趟枷敕椒ǎ鳳LC面向?qū)ο蟮木幊趟枷刖褪鞘褂昧嗣嫦驅(qū)ο缶幊讨袑?duì)象和類的概念，把控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與設(shè)備屬性的設(shè)計(jì)分割開來，獨(dú)立進(jìn)行。該方法設(shè)計(jì)的程序具有可讀性好、易于擴(kuò)展、便于設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)的特點(diǎn)。

（1）搬運(yùn)系統(tǒng)控制流程。在開始編程前，需要編寫工藝流程圖，以安裝系統(tǒng)為例，安裝系統(tǒng)主要有安裝機(jī)器的運(yùn)行軌道及相應(yīng)的生產(chǎn)工具，當(dāng)安裝機(jī)器人待機(jī)時(shí)，借助PLC來判斷機(jī)器人是否滿足生產(chǎn)的條件。當(dāng)滿足生產(chǎn)啟動(dòng)條件時(shí)，PLC會(huì)向機(jī)器人發(fā)送生產(chǎn)指令，生產(chǎn)機(jī)器人就會(huì)按照示教程序。在機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，需始終會(huì)和PLC信號(hào)進(jìn)行交換，來配合夾具動(dòng)作，完成生產(chǎn)任務(wù)。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)器人回到初始位置時(shí)，會(huì)重新進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待下一個(gè)啟動(dòng)指令。

機(jī)器人通過設(shè)置5個(gè)示教程序，來構(gòu)成生四個(gè)工藝工程流程，當(dāng)物料發(fā)生流轉(zhuǎn)工作的時(shí)候，會(huì)在主要生產(chǎn)流程中進(jìn)行重復(fù)動(dòng)作，然后根據(jù)生產(chǎn)機(jī)器人的啟動(dòng)條件，開始生產(chǎn)；

（2）程序編寫。根據(jù)生產(chǎn)的流程，需要對(duì)PLC進(jìn)行程序編寫，編寫的方法包括了結(jié)構(gòu)化文本和功能塊。結(jié)構(gòu)化文本主要用來編寫自動(dòng)搬運(yùn)過程及與參數(shù)計(jì)算相關(guān)的任務(wù)。而功能塊用來編寫單個(gè)設(shè)備的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)象的通訊控制，控制邏輯、參數(shù)設(shè)置等。這樣的編程方法，能夠構(gòu)建一個(gè)有利于閱讀和維護(hù)的環(huán)境。系統(tǒng)在控制的過程中，要設(shè)置為自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式，在進(jìn)行手動(dòng)模式設(shè)計(jì)時(shí)，搬運(yùn)系統(tǒng)的調(diào)整和機(jī)器人的編寫過程是重點(diǎn)；在自動(dòng)模式中，機(jī)器人待機(jī)狀態(tài)下，會(huì)根據(jù)PLC的指令的自動(dòng)選擇需要執(zhí)行的程序。完成后，會(huì)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待新的指令。

自動(dòng)模式的主程序包括MAIN的主程序，而設(shè)備的初始化READY等多種的分支進(jìn)行選擇，當(dāng)分支確認(rèn)后，會(huì)對(duì)分支啟動(dòng)進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，并不執(zhí)行任務(wù)，只能夠調(diào)用程序具體的內(nèi)容，才開始執(zhí)行。當(dāng)執(zhí)行完畢后，需要對(duì)機(jī)器人進(jìn)行待機(jī)工作，重點(diǎn)進(jìn)行判斷選擇檢查，才開始生產(chǎn)；

（3）人機(jī)界面設(shè)計(jì)。系統(tǒng)處于人機(jī)工作是為了進(jìn)一步提升操作系統(tǒng)及信息控制，來及時(shí)處理故障處理。為設(shè)計(jì)出手動(dòng)、自動(dòng)化遠(yuǎn)轉(zhuǎn)、人機(jī)信號(hào)畫面、系統(tǒng)監(jiān)控畫面生等調(diào)試的監(jiān)控界面，要在登陸界面及管理員界面設(shè)置權(quán)限，來確保系統(tǒng)安全性和管理性；

（4）機(jī)器人示教。在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)器人的示教是重要而且要求較高的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要有熟練的操作人員進(jìn)行示教編程，才能使機(jī)器人能夠更加安全、準(zhǔn)確、流暢地完成搬運(yùn)任務(wù)。

結(jié)論：綜上所述，基于PLC控制下的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)具有良好的操作效果。在此基礎(chǔ)上，機(jī)器人在待機(jī)狀態(tài)下，需要根據(jù)PLC的指令，自動(dòng)選擇進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)程序，在完成后，要進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待新的指令；同時(shí)，在機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，會(huì)和PLC信號(hào)進(jìn)行交換，來配合夾具動(dòng)作，完成生產(chǎn)任務(wù)。因此，通過對(duì)程序、人機(jī)界面進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC控制下工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。