董守峰，張忠松

（吉林建筑大學(xué)，機械工程專業(yè)，吉林 長春 130118）

目前，智能改造已經(jīng)在大多數(shù)工廠得到了實現(xiàn)，因此，PLC技術(shù)也廣泛的被應(yīng)用到了工業(yè)機器人系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)中。然而，想要從生產(chǎn)精度和生產(chǎn)質(zhì)量方面對生產(chǎn)系統(tǒng)進行有效的提升，就需要控制好工業(yè)機器人，對控制流程和控制系統(tǒng)進行深入的優(yōu)化。要想采用PLC技術(shù)來優(yōu)化控制環(huán)節(jié)，首先需要做好對工業(yè)機器人系統(tǒng)的了解，并通過對PLC控制技術(shù)的結(jié)合，來分析和討論所面臨的各種問題，以此為基礎(chǔ)，對控制環(huán)節(jié)進行有效的提升。

1 基于PLC控制的工業(yè)機器人介紹

1.1 工業(yè)機器人的基本結(jié)構(gòu)

工業(yè)機器人主要由大臂、小臂、升降臂、底座、絲杠等構(gòu)成，采用的是電氣傳動，升降臂沿著Z軸實現(xiàn)上下直線運動，大臂、小臂的兩個關(guān)節(jié)繞Z軸進行旋轉(zhuǎn)運動來帶動手腕和手抓實現(xiàn)各種動作，共有四個相互獨立的驅(qū)動關(guān)節(jié)、六個自由度。減速器連接電機輸出軸與機器人機械手的關(guān)節(jié)，將電機的輸出力矩傳遞給大小臂關(guān)節(jié)，以實現(xiàn)其各種動作。

1.2 工業(yè)機器人系統(tǒng)概述

目前，工業(yè)領(lǐng)域在向著自動化發(fā)展的同時，對PLC控制技術(shù)、工業(yè)機器人以及CAD等技術(shù)進行了廣泛的應(yīng)用，從思路和理論方面為工業(yè)領(lǐng)域提供了更多優(yōu)化和提升自動技術(shù)的支持，其作用是不容忽視的。同時，隨著各種科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各學(xué)者深入的研究了工業(yè)領(lǐng)域所應(yīng)用的PLC技術(shù)和機器人技術(shù)，也以此為基礎(chǔ)，有效的擴展了系統(tǒng)的各項功能，工業(yè)領(lǐng)域也采用了更加全面和完善的標(biāo)準(zhǔn)來衡量自動化技術(shù)。在這種情況下，應(yīng)用PLC技術(shù)能夠為生產(chǎn)任務(wù)的完成提供質(zhì)量和數(shù)量的保證，并有效的提升一體化技術(shù)在機電領(lǐng)域的發(fā)展[1]。

1.3 PLC工作原理

在對工業(yè)生產(chǎn)進行控制的過程中，PLC控制系統(tǒng)發(fā)揮出了極大的優(yōu)勢，在具有存儲功能的設(shè)備中，能夠?qū)ν瓿删帉懙某绦虼a進行存儲，然后，由程序?qū)?shù)據(jù)進行采集和計算，中央處理器以集中的形式對其進行處理后，程序進入運行狀態(tài)，同時，由機械設(shè)備中的軟件對其進行控制，機械設(shè)備在接收到軟件發(fā)出的指令后，能夠按照規(guī)定的流程進行操作和加工。PLC自動控制系統(tǒng)所具備的自動控制功能，能夠?qū)θ斯げ僮鬟M行提點，從控制和操作方面，對人力資源進行了節(jié)省，并且，能夠?qū)Ω嗟漠a(chǎn)品進行加工，有著較強的適用性，可以使生產(chǎn)更加精細(xì)和高效，實現(xiàn)高難度的生產(chǎn)，工業(yè)化生產(chǎn)階段對它的應(yīng)用，能夠給控制工作帶來極大的優(yōu)勢[2]。

圖1 工業(yè)機器人工作原理

2 基于PLC控制的工業(yè)機器人優(yōu)勢

在控制環(huán)節(jié)所應(yīng)用的PLC技術(shù)有許多優(yōu)點，例如運用便捷，在工業(yè)機器人系統(tǒng)中通過對它的應(yīng)用，能夠從質(zhì)量、抗干擾能力等方面，對工業(yè)機器人性能進行提升。通過對此類技術(shù)的實踐得知，此類技術(shù)在運動控制和網(wǎng)絡(luò)通訊方面具有更加強大的指令，工業(yè)領(lǐng)域采用此類指令能夠?qū)崿F(xiàn)對機器人各種運動的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對協(xié)調(diào)件等工業(yè)機器人部件的控制，尤其是PLC技術(shù)能夠從定位精度和運動效率方面，提升對工業(yè)機器人的控制。此外，在控制環(huán)節(jié)通過對PLC技術(shù)的應(yīng)用，能夠從靈活性、擴展性以及操作性等方面，實現(xiàn)對工業(yè)機器人的提升，能夠使工業(yè)機器人的自動化工作得以實現(xiàn)。應(yīng)用PLC技術(shù)進行控制，能夠更加便于使用工業(yè)機器人，并且更易實現(xiàn)對工業(yè)機器人功能的編寫，所以，工業(yè)領(lǐng)域在研制工業(yè)機器人時，通過對PLC技術(shù)的應(yīng)用，其開發(fā)周期能夠得到大幅縮減。由于其有著頑強的工作能力，所以工業(yè)領(lǐng)域采用PLC技術(shù)來控制機器人，相比其他技術(shù)來說，其工作效率、抗干擾能力以及可靠性更強。此外，由于其編碼控制器的核心技術(shù)是PLC技術(shù)，借助于其內(nèi)部系統(tǒng)的代碼加密功能，此類編碼控制器能夠很好的保護代碼，因此，工業(yè)機器人具有良好的抗干擾能力。所以，工業(yè)機器人在PLC技術(shù)的控制下能夠?qū)崿F(xiàn)正常工作[3]。

3 工業(yè)機器人系統(tǒng)控制的實現(xiàn)

3.1 對工業(yè)機器人系統(tǒng)的有效控制

PLC編碼控制器屬于控制器中最新的一種類型，其在工業(yè)領(lǐng)域中的現(xiàn)代化發(fā)展基礎(chǔ)就是控制技術(shù)和運動部分，目前隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在總控制系統(tǒng)中通過對PLC編碼控制器的使用，使其具備了各種不同的輔助功能，微處理器是其核心控制部分，將相關(guān)軟件，運動驅(qū)動以及仿真技術(shù)等作為了系統(tǒng)的輔助應(yīng)用。工業(yè)領(lǐng)域通過PLC技術(shù)對機器人系統(tǒng)的控制，在實際控制階段，工業(yè)領(lǐng)域中的PLC編碼控制器，能夠根據(jù)加工數(shù)據(jù)，對機器人的實際加工操作情況進行實時的監(jiān)控，以此來及時、具有針對性的對各種出現(xiàn)的題進行處理解決。

工業(yè)領(lǐng)域在機器人系統(tǒng)中對PLC控制技術(shù)的應(yīng)用，使加工技術(shù)具有了機電一體化的特征，被廣泛的應(yīng)用到了各個社會生產(chǎn)領(lǐng)域中，大幅度的提升了產(chǎn)業(yè)效率。在整個系統(tǒng)中，PLC編碼控制器在處理部分中具有核心地位，其能夠通過對整個系統(tǒng)的控制，使其保持正常運行，并且能夠結(jié)合實際情況對相應(yīng)的指令進行具體的發(fā)布。相關(guān)指令信息在經(jīng)過工作人員的輸入后，能夠科學(xué)有效的控制工業(yè)機器人系統(tǒng)[4]。

3.2 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計

圖2 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成

工業(yè)領(lǐng)域以往所采用的機器人有著較高的自由度，各關(guān)節(jié)之間無法進行聯(lián)動，并且其驅(qū)動系統(tǒng)包含了伺服機和步進電機，驅(qū)動器在接收到來自運動控制卡的命令后，能夠根據(jù)相應(yīng)的轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)速對電機進行控制。本文對工業(yè)機器人的設(shè)計中，將上位機和運動控制卡作為了控制系統(tǒng)的核心，其本體涉及到了上位機，運動控制卡以及伺服電機等。并且按照操作、運動以及機器人本體三個模塊對系統(tǒng)進行控制。操作模塊指的就是上位機，在機器人界面中主要能夠起到顯示的功能，同時能夠根據(jù)運動學(xué)方程，將機器人計算所得的正逆解以運動指令的形式進行發(fā)送；能夠控制運動的模塊也稱之為運動控制卡，其主要能夠?qū)⑺邮盏降膩碜陨衔粰C的指令，以脈沖信號的形式發(fā)送給伺服驅(qū)動器，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對機器人以及伺服驅(qū)動器對于正負(fù)限位以及伺服完成準(zhǔn)備等信號反饋的接收；主要是為了對機器人本體進行控制，由于機器人型號不同其自由度也有所不同，因此，上位機能夠通過對各個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的控制，來對機器人進行控制，使其能夠完成相應(yīng)的工作任務(wù)[5]。

4 PLC控制未來在工業(yè)機器人系統(tǒng)中的發(fā)展

4.1 對統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)

針對目前的情況來說，工業(yè)領(lǐng)域?qū)删幊炭刂破髟跈C器人系統(tǒng)中的基礎(chǔ)應(yīng)用，能夠使其智能化特性得到極大的提升，針對此類特點來說，未來在進行研究時，需要做好對以下內(nèi)容的遵循：首先，工業(yè)領(lǐng)域在操作機器人系統(tǒng)的過程中，通過對PLC編碼控制器的應(yīng)用，能夠使機器人的仿真設(shè)計以及模擬實驗更加準(zhǔn)確，給機器人系統(tǒng)帶來優(yōu)化的操作，使機器人能夠具有更強的可操作性，為工作階段的機器人提供準(zhǔn)確性的保證；其次，控制技術(shù)通過可編程控制器能夠更加完善，使工業(yè)發(fā)展能夠具有自動化的特征，通過對可編程控制器的加強，能夠?qū)C器人進行更加完善的控制，機器人在控制下能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜操作的完成。在機器人系統(tǒng)中通過對可編程控制器的應(yīng)用，能夠提升3~5倍的控制效果；最后，工業(yè)領(lǐng)域在控制機器人系統(tǒng)的過程中，可在機器人系統(tǒng)中，通過PLC控制技術(shù)實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)通信性能的加強，使不同的機器人之間能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接，通過可編程控制器能夠使機器人系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)得以實現(xiàn)[6]。

4.2 對機電一體化目標(biāo)的實現(xiàn)

目前，工業(yè)領(lǐng)域中對自動化技術(shù)的應(yīng)用，將機器人PLC控制以及CAD等技術(shù)作為了重點，工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展和完善此類技術(shù)，能夠為自動化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的現(xiàn)代化科學(xué)發(fā)展提供相應(yīng)的參考依據(jù)，有著十分重要的促進作用。由于近幾年不斷發(fā)展和推進的科學(xué)技術(shù)，工業(yè)領(lǐng)域采用PLC技術(shù)對機器人系統(tǒng)的控制，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了實際應(yīng)用。在進行工業(yè)生產(chǎn)的過程中，通過PLC技術(shù)對機器人系統(tǒng)的控制，能夠使其作用得到極大的發(fā)揮，并且隨著工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)ζ涞牟粩鄳?yīng)用，自動化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展情況，已經(jīng)成為了衡量其應(yīng)用效果和質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)領(lǐng)域采用PLC技術(shù)對機器人系統(tǒng)的控制，都是多項任務(wù)得到自動化的完成，使工業(yè)生產(chǎn)的推進能夠更加順利。此外，工業(yè)領(lǐng)域采用PLC對機器人系統(tǒng)的控制，能夠順利的完成工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，使機電一體化的目標(biāo)得以實現(xiàn)[7，8]。

5 結(jié)語

隨著PCL技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，以往在工業(yè)領(lǐng)域所采用的機器人控制系統(tǒng)對人力、物力和財力有著大量的需求，無法對機器人進行完整、可靠的自動控制，因此，本文以PCL技術(shù)為基礎(chǔ)，對機器人的自動化控制進行了優(yōu)化設(shè)計。通過對可靠、穩(wěn)定的PCL技術(shù)的應(yīng)用，為機器人提供了更優(yōu)的自動化控制，使整個工業(yè)領(lǐng)域得到了提升和發(fā)展，使機器人的工作變得更高效，并且為人們帶來了更高品質(zhì)的生產(chǎn)生活。