王善威 金秀縣職業(yè)技術(shù)學(xué)校

一、引言

現(xiàn)今工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、傳感、人工智能等多學(xué)科現(xiàn)今技術(shù)于一體的自動(dòng)化裝備[1]，但是工業(yè)機(jī)器人的兼容性不強(qiáng)，無法實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備數(shù)據(jù)交換通訊。PLC技術(shù)因具有良好的控制性能和抗干擾性能[2]，而廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制場合。但是由于其本身不具備人機(jī)交互功能，在工藝參數(shù)較多，需要人機(jī)交互時(shí)，使用具有觸摸操作功能的觸摸屏（TouchPanelMonitor）就是一種很好的選擇。在工控系統(tǒng)中PLC與觸摸屏很早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。在機(jī)器人系統(tǒng)中，通過與觸摸屏和PLC結(jié)合使用，能夠促進(jìn)自動(dòng)化集成控制，實(shí)現(xiàn)智能制造。下面，本文將進(jìn)一步闡述PLC與觸摸屏在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的集成運(yùn)用。

二、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

就現(xiàn)階段而言，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，其中對于工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也是如此。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用不僅能夠促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展，而且在一定程度上也能夠減少工業(yè)實(shí)際操作過程中的錯(cuò)誤。在當(dāng)今社會(huì)，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，在生產(chǎn)中應(yīng)用日益廣泛，已成為現(xiàn)代制造生產(chǎn)中重要的高度自動(dòng)化裝備。就現(xiàn)階段而言，工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用變得廣泛，就比如機(jī)械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)等一些工業(yè)領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中也可以看到工業(yè)機(jī)器人的身影，這類機(jī)器人就有弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人等。

三、PLC控制器的特性概述

可編程控制器是數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，并且該項(xiàng)設(shè)計(jì)的主要目的是為了促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展。其主要利用可編程序的存儲(chǔ)器，并使用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行內(nèi)部計(jì)算以及完成順序控制和定時(shí)的指令，從而使得控制器的作用能夠得到充分發(fā)揮。除此之外，在進(jìn)行輸入輸出時(shí)，所采用的模式是數(shù)字式，這樣能夠更好的促進(jìn)PLC控制器對工業(yè)生產(chǎn)過程的控制。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其具有繼電接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)不可比擬的優(yōu)越性，可靠性高、功耗低、通用性和靈活性搶的優(yōu)點(diǎn)。除此之外，還具有操作簡單，編程通俗易懂、功能性強(qiáng)，且具有價(jià)格等優(yōu)勢。在對PLC控制器使用的過程中，如果在對其進(jìn)行調(diào)整時(shí)，不需要計(jì)算機(jī)知識就能對其進(jìn)行調(diào)試，從而使得PLC控制器能夠快速運(yùn)用到工業(yè)發(fā)展過程中。另外，PLC控制器也具有配套齊全的特點(diǎn)，因此，在對其進(jìn)行使用時(shí)，相關(guān)工作人員可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和小型交流接觸器，這在一定程度上能夠節(jié)約準(zhǔn)備時(shí)間。

四、觸摸屏在工業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，智能手機(jī)被廣泛應(yīng)用，其中觸摸屏也被人們所熟知。而觸摸屏具有輸入簡單、方便操作的優(yōu)點(diǎn)，因此，在工業(yè)中，觸摸屏也被廣泛應(yīng)用。在工業(yè)控制領(lǐng)域，觸摸屏與傳統(tǒng)的鼠標(biāo)相比具有很大的優(yōu)勢。設(shè)計(jì)人員可以設(shè)計(jì)相關(guān)軟件，從而使得部分專業(yè)素養(yǎng)較低的工作人員在對工業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行操作時(shí)，可以不具備相關(guān)的工業(yè)知識，只需要根據(jù)觸摸屏上的提示來進(jìn)行操作，這在一定程度上方便了用戶。另外，觸摸屏也可以與其他相關(guān)設(shè)備相結(jié)合，從而使得相關(guān)工作人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，能夠快速得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。觸摸屏在工業(yè)領(lǐng)悟中的應(yīng)用，在一定程度上為相關(guān)工作人員的工作提供了便利，從而使得工業(yè)能夠更好的發(fā)展。由此可見，工業(yè)領(lǐng)域的研究者要對其進(jìn)行重視，從而使得工業(yè)可以迎來以此改革。

五、PLC與觸摸屏在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的運(yùn)用對策

（一）硬件設(shè)計(jì)

在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中，機(jī)器人的硬件部分為機(jī)器人本體、控制柜（包括I/O板在內(nèi)）、示教器、工具（夾具、爪具、焊槍等）。工業(yè)機(jī)器人提供了豐富的I/O通訊接口[3]，可以實(shí)現(xiàn)與PLC輸入、輸出連接。PLC控制器可以連接執(zhí)行裝置電磁閥、指示燈、蜂鳴器等輸出信號；并連接開關(guān)按鈕、傳感器等輸入信號。PLC通過RS485通訊線與觸摸屏連接，可以把PLC的輸入、輸出信號狀態(tài)集合在觸摸屏上，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和控制，方便實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化控制。

PLC與觸摸屏在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)關(guān)系如圖1-1所示，PLC通過I/O通訊與機(jī)器人系統(tǒng)的控制柜I/O板通訊，可以實(shí)現(xiàn)PLC驅(qū)動(dòng)輸出負(fù)載，比如電磁閥、指示燈以及PLC可以通過開關(guān)、按鈕、傳感器發(fā)出的信號控制機(jī)器人動(dòng)作，觸摸屏可以實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC、工業(yè)機(jī)器人的狀態(tài)，以及關(guān)聯(lián)PLC信號，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，以及整個(gè)控制系統(tǒng)的故障反饋等。

通過結(jié)合PLC結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)，結(jié)合工業(yè)機(jī)器人的通用性和擬人化，可以提高工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)過程的效率，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，以及工序的拓展，降低設(shè)計(jì)成本。

圖1-1 PLC與觸摸屏在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的集成運(yùn)用系統(tǒng)圖

（二）機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)

機(jī)器人軟件部分主要體現(xiàn)在機(jī)器人程序和機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)機(jī)器人的控制要求和工作流程來設(shè)計(jì)程序，科學(xué)使用機(jī)器人的編程指令，要考慮手動(dòng)與自動(dòng)狀態(tài)，工作與待機(jī)狀態(tài)，正常與故障狀態(tài)下程序如何控制機(jī)器人的動(dòng)作；系統(tǒng)參數(shù)要根據(jù)機(jī)器人的型號、現(xiàn)場環(huán)境、工件、工具、生產(chǎn)技術(shù)要求來選擇設(shè)計(jì)。要充分考慮生產(chǎn)過程所遇到的各種情況，避免干涉，要安全有效完成工作內(nèi)容，避免意外故障的延工。程序設(shè)計(jì)完成需要現(xiàn)場反復(fù)調(diào)試無誤后，才應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人可以通過示教器手動(dòng)編程，或者通過廠家自行設(shè)計(jì)的編程軟件，編寫程序。

（三）科學(xué)應(yīng)用PLC控制技術(shù)

在PLC與觸摸屏在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用中，相關(guān)工作人員要科學(xué)的運(yùn)用PLC控制技術(shù)。根據(jù)圖1-1來說，工業(yè)發(fā)展中所用到的機(jī)器人都具有獨(dú)立性，可以控制本體各軸的協(xié)調(diào)運(yùn)作，對于整個(gè)工作工序所涉及的電機(jī)、氣閥、信號燈以及傳感器等控制，PLC則有很大的優(yōu)勢。除此之外，由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要，PLC的輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量，可以通過拓展模塊增加，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。

（四）觸摸屏增強(qiáng)人機(jī)交換能力

在工業(yè)生產(chǎn)中，觸摸屏的作用是無可代替的，它是目前實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換最主要的設(shè)備，它可以代替鼠標(biāo)和鍵盤，觸目屏有很強(qiáng)的人機(jī)交換功能，可以通過它給控制系統(tǒng)發(fā)各種指令，同時(shí)還能把生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)反饋到屏幕中，在中控室就可以知道生產(chǎn)情況，方便用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控。它的界面可以根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)，畫面內(nèi)容豐富，控制界面可以切換，一臺(tái)觸目屏可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)設(shè)備的狀態(tài)，在故障日記生成，方便收集數(shù)據(jù)，而且觸目屏控制界面還可以增加修改，可滿足后期工藝改進(jìn)的變化。

六、總結(jié)

通過把PLC與觸摸屏在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的集成運(yùn)用，充分發(fā)揮其各自優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)化控制集成化，從而使得機(jī)器人控制能夠更好的運(yùn)用到工業(yè)發(fā)展中，以此來促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展。