基于PLC的機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要

科學(xué)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用的已經(jīng)越來(lái)越廣泛。本文將基于PLC的機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)作為研究方向，對(duì)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要方法分別進(jìn)行了分析和研究，通過(guò)PLC控制技術(shù)的應(yīng)用，提高了它的可靠性以及穩(wěn)定性，取得較好的效果，對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展具有非常重要的意義。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器人 PLC 電氣控制系統(tǒng)

機(jī)器人被廣泛應(yīng)用在專用機(jī)床及自動(dòng)化生產(chǎn)線上，主要被用來(lái)搬取以及裝卸零件，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。本文中選取的是關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，它可以模擬人手臂的一些動(dòng)作，能夠按預(yù)先設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)抓取、搬運(yùn)等行為，液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的實(shí)行，電磁閥來(lái)控制，按時(shí)間原則控制的電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作的順序以及動(dòng)作間的間隔。

1 機(jī)器人的硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于PLC的機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)抓取、搬運(yùn)以及裝卸等一系列的動(dòng)作，這些動(dòng)作都是在氣缸的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的過(guò)程中，需要進(jìn)行加工的工件從初始位置到達(dá)1#工作臺(tái)，將待操作的工件傳輸?shù)?#工作臺(tái)，從而回到1#工作臺(tái)，完成對(duì)下一個(gè)工件的操作。如圖1所示即為整個(gè)機(jī)器人裝置的工作流程示意圖。

如圖1所示，機(jī)器人裝置自初始位置，手腕向下移動(dòng)，操作手指夾緊1#工作臺(tái)上待操作的工件，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行上行移動(dòng)。到位之后，機(jī)器人手指、手腕在手臂引導(dǎo)下沿右側(cè)軌跡移動(dòng)，移動(dòng)至預(yù)定位置后再次沿下行軌跡移動(dòng)，最后控制機(jī)器人裝置手指放松，并將該工件放置于2#工作臺(tái)當(dāng)中。再次回到1#工作臺(tái)的動(dòng)作順序與上述流程相反，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的工作周期循環(huán)。

根據(jù)機(jī)器人裝置的動(dòng)作要求，通過(guò)限位開關(guān)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)中的位置檢測(cè)信號(hào)工作，準(zhǔn)確對(duì)機(jī)器人的手臂動(dòng)作進(jìn)行定位。并且，當(dāng)待操作工件被機(jī)器人夾緊時(shí)，必須預(yù)先設(shè)置夾緊力，只有當(dāng)夾緊力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，才能夠進(jìn)行下一步的動(dòng)作。通過(guò)在油缸下屬液壓回路中設(shè)置壓力繼電器來(lái)未完成壓力洗腦的檢測(cè)。通斷按鈕實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的啟動(dòng)和停止。電磁閥部件實(shí)現(xiàn)上限位上升及左右向移位的動(dòng)作。

2 PLC控制的軟件設(shè)計(jì)

（1）在有關(guān)機(jī)器人程序初始化處理過(guò)程當(dāng)中，基于PLC的機(jī)器人裝置在上電狀態(tài)下需要完成一系列的初始化操作動(dòng)作。其主要目的在于準(zhǔn)備后續(xù)動(dòng)作的實(shí)施，防止機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置因直接投入運(yùn)行而出現(xiàn)的誤動(dòng)動(dòng)作。在初始化程序操作指令的編程方面，選取初始狀態(tài)ISL指令，以此種方式達(dá)到簡(jiǎn)化編程步驟的目的。具體而言，初始化程序操作流程示意圖如圖2所示。

（2）在設(shè)計(jì)機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)中的手動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，要對(duì)機(jī)器人的手指、手臂以及手腕進(jìn)行控制。該模式是在維修以及調(diào)整機(jī)器人時(shí)使用的。將手動(dòng)按鈕開關(guān)設(shè)置在手動(dòng)開關(guān)模式中，通過(guò)接通手指部件來(lái)輝縣機(jī)械手臂的下降，并且采用這樣的方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂、手腕等需要實(shí)現(xiàn)的各種動(dòng)作。

（3）在設(shè)計(jì)機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)中的自動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，首先要根據(jù)機(jī)器人需要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)動(dòng)作來(lái)確認(rèn)各個(gè)動(dòng)作間的聯(lián)系。在初始狀態(tài)下，機(jī)器人檢測(cè)到工作臺(tái)上放置的需要處理的工件，然后自動(dòng)完成接下里所需的工作。

3 總結(jié)

采用PLC設(shè)計(jì)的機(jī)器人裝置電氣控制系統(tǒng)，改變了以往繁瑣的接線過(guò)程，將其進(jìn)行了簡(jiǎn)化，不僅節(jié)省了空間，也降低了裝置發(fā)生故障的可能性，使設(shè)備能夠更加穩(wěn)定的運(yùn)行，并且后期的維護(hù)也較為方便，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，使各個(gè)動(dòng)作間可以自由的轉(zhuǎn)換，能夠滿足各種生產(chǎn)的需要。

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作者簡(jiǎn)介

劉曉云（1984-），女，江蘇省徐州市人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為徐州機(jī)電技師學(xué)院，徐州機(jī)電工程學(xué)校助理講師。研究方向?yàn)殡姎饪刂啤?/p>

作者單位

徐州機(jī)電技師學(xué)院 江蘇省徐州市 221131