PLC控制在工業機器人組裝系統中的應用

吳瑩 劉佳陸

摘 要：工業是國家發展的重要產業，現代工業經過多年的發展已經實現了機械、電子、控制等領域的完美結合，形成機械、電子、電氣、自動化控制為一體的復雜工業體系。現今我國提出了“智能制造2025”發展戰略，通過將信息化技術、智能化技術等技術應用于工業領域中，實現我國工業制造的跨越性轉型升級，由“世界工廠”向掌握核心技術的“工業制造”強國邁進。工業機器人作為智能工業制造中的重要一環需要積極做好研發與應用，該文在分析工業機器人特點的基礎上對PLC在工業機器人中的應用進行了分析闡述。

關鍵詞：工業機器人；PLC控制；組裝系統

中圖分類號：TP242 文獻標志碼：A

0 前言

工業機器人是我國實現“智能制造”戰略的重要一環，基于PLC控制的工業機器人系統可以將個體工業機器人通過PLC通信網絡連接在一起，對工業機器人進行系統性的控制，從而使多個工業機器人能夠協調作業，形成自動化的生產線，提高工業生產的效率和質量。現今需要積極加強工業機器人的研究與應用，尤其是要加強工業機器人控制系統的研究與應用，提高工業機器人控制系統的自動化與智能化水平。

1 PLC控制工業機器人系統發展現狀與趨勢

工業機器人在工業生產領域中有著廣闊的應用前景，且現今工業機器人已經在工業自動化（生產流水線）中得到了良好的應用。工業機器人通過應用PLC進行自動化控制，借助于PLC強大的計算能力和良好的抗干擾能力，保證了工業機器人的穩定、高效地運行。工業機器人運行過程中PLC接收上位機所傳遞的控制信息，完成對于工業機器人中的私服電機、視頻識別、位置以及運行狀態監控等工業機器人運行過程中的各個信息的收集與處理，從而使工業機器人自動化生產線的柔性特性得到較為明顯地提高。

工業機器人控制系統運行過程中需要從初始位置出發，使機械臂水平移動操縱機械爪（機械手）沿著右側軌跡移動，實現對于工業機器人的移動控制。工業機器人需要借助大量分布的精密傳感器完成對工業機器人的位置測量，從而使工業機器人形成控制→動作→測量為一體的完整控制系統。工業機器人運行流程圖如圖1所示。

2 應用于組裝工業機器人控制的PLC控制系統硬件構成

2.1 硬件結構的設計

工業機器人主要由機械、電氣、驅動、控制和測量等幾大部分組成，以基于PLC控制的四軸工業機器人組裝系統為例，工業機器人中包括四軸工業機器人、PLC控制器、電氣控制系統以及氣缸等部分。應用于組裝工業機器人控制的PLC控制系統，將以PLC為計算控制核心，加裝I/O模塊以及以太網模塊，完成對于工業機器人運行狀態的收集以及與上位機的組網。

2.2 工業機器人組裝系統作業流程

工業機器人組裝系統主要完成對于貨物的裝配作業，為滿足這一要求，工業機器人需要完成對于工件的抓取、搬運以及精細裝配等作業，過程繁雜，因此對于工業機器人組裝流水線的控制系統要求較高，PLC具有良好的抗干擾性能、穩定性以及強大的信息處理能力，因此選用PLC作為控制核心。工業機器人對于工件的抓取、搬運等動作主要依靠氣缸作為動力源，PLC通過控制電磁閥的啟閉，來控制氣缸的前后移動，控制工業機器人機械臂與機械爪的動作。此外，在工業機器人裝配控制系統中還配備了視覺系統，依托視覺系統完成對工業機器人作業流程的監控與產品檢測。工業機器人裝配流水線需要多臺工業機器人協同運作來完成工件的裝配作業，通過工業機器人控制核心PLC所具有的以太網模塊將工業機器人裝配流水線的多臺工業機器人與上位機聯系在一起，形成一個良好的控制網絡，確保工業機器人流水線安全、高效運行。

3 做好工業機器人組裝系統的軟件設計

工業機器人結構復雜其運動涉及復雜的空間動作，為控制工業機器人高效、準確地進行動作，需要對工業機器人的運行狀態進行全方位的監控。以PLC作為工業機器人控制的核心，在PLC的選型上，首先需要結合工業機器人組裝系統控制中所需要的控制點來確定PLC的型號。以某工業機器人組裝系統為例，組裝系統中的工業機器人有40個控制點，因此在PLC的選型中將選用具有48點的PLC，留有一部分冗余接口作為備用接口，根據實際需求設置I/O端口和硬件接線，用以將組裝系統中的工業機器人的各控制點與PLC進行良好的連接。此外，在對組裝系統中的工業機器人的線路進行連接時，需要解決組裝系統中的工業機器人的PLC、觸摸屏以及視覺系統的組網問題，通過使用以太網對組裝系統中的工業機器人控制部件進行相互連接與組網通信，實現上述部分的信息交換。在編寫組裝系統中的工業機器人的PLC控制程序時，需要注意PLC與組裝系統中的工業機器人之間的信息交換，合理地設置PLC的通信地址，避免因通信地址設置不當而發生PLC無法控制組裝系統中的工業機器人的情況。編制的PLC控制程序中需要注意加裝安全保護冗余程序，用以確保組裝系統中的工業機器人能夠安全運行。組裝系統中的工業機器人所應用的PLC程序是根據過程編寫的，組裝系統中的工業機器人運行過程中主要分為自動和手動2種工作模式，在對整個程序進行設計時，需要對組裝系統中的工業機器人運行過程中遭遇的各種情況進行充分的考慮，并注意加入相應的安全保護程序保障組裝系統中的工業機器人安全運行。組裝系統中的工業機器人控制系統在運行之初需要進行初始化管理，避免組裝系統中的工業機器人受到上一次工作的影響而誤動。

4 結語

工業機器人在工業生產制造領域中應用較多也較為廣泛。隨著時代的發展以及科技的進步，工業機器人借助于快速發展的科學技術能夠在工業生產制造中發揮出更多、更大的作用。該文在分析工業機器人特點的基礎上對某工業機器人組裝系統進行了分析介紹，并就如何做好工業機器人組裝系統的控制系統設計進行了分析介紹。

參考文獻

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