PLC在工業機器人控制中的設計應用

楊登科

【摘要】PLC在六關節工業機器人控制中具有很好的價值。基于此，本文闡述了六關節工業機器人結構、電機選擇和系統模型控制等工業機器人結構和控制方法，同時，提出了PLC在六關節工業機器人控制中的設計應用，主要包括了工業機器人的電路驅動設計、參數選擇、系統的硬件設計等，通過論述以上設計應用方法，來為設計人員提供一些參考。

【關鍵詞】PLC；六關節工業機器人控制；以太網

工業機器人作為工業發展的趨勢，為各個工業生產領域做出了非常大的貢獻，不僅提高了勞動生產力，還提高了工業自動化進程。工業機器人是通過提供運動執行程序，來進行復雜的工作任務。近年來，不斷發展出來的智能機器人，已經能夠按照原有的記憶裝置來實現復原示教的動作，進而完成自動重復執行動作。

1 PLC在六關節工業機器人控制中的設計應用

1.1工業機器人的電路驅動設計

PLC和電機繞組需要通過驅動電路，并使用電機的大電流及PLC弱點分離出來，來確保計算機能夠不受到外界磁場的干擾，因此，需要設計光電隔離方法的電機驅動電路。此次設計采用了四排硬件脈沖方式運行，一臺步進電機的相關需要PLC對4個點來控制，這樣設計采用的輸出是內部波形設計。

1.2參數選擇

此次設計的系統采用的是三菱FX系列的PLC，而PLC型號是FX-64MT，從電路的結構來看，選擇達林頓管和V1-V4的參數。需要根據電機的一些電阻及靜態電流值，來計算出達林頓管的電流及電壓值，同時，還需要充分考慮達林頓管的功率及散熱片計算。此外，還要考慮電機功率和供電電壓等級，提升電機的效果，來留有一定預留。電阻是用于限制繞組中的電流值，由于電阻值很小且電流很大，電阻功率需要滿足原有電流要求，因此，步進驅動器可以設計成為一個模塊。

1.3系統的硬件配置

該系統是使用晶體管型作為PLC控制系統的重點內容，其具有的內部輸入端接入信號主要包括示教盒控制面板，比如中樞按鈕及機器關節限位和水平接近開關，系統的輸出階段需要接入驅動器的控制六關節機器人來執行示教動作，硬件的系統框架圖內容如下：檢測系統的輸入狀態—Fx可編程制造器—6步驅動器—開始六關節機器人—驅動電源。

PLC軟件程序設計，六關節機器人在軟件設計中，需要使用復讀式機器方法，同時具有自主學習能力，可以按照記憶裝置存儲信息具有人手示教的動作，示教的動作能夠自動執行動作，使用示教盒完成三種控制方法來進行控制操作：

（1）手動方法設計。在設計過程中，通過對機器人的各個關節進行調整，能夠實現達到任意的工作位置與工作原點，需要確定極限位置；

（2）手動示教位置工作方式，通過使用工作原點的機器人是借助手動按鍵示教在日后工作中所具有的一些動作。比如在機械設備工作中，讓機器人在A點首先抓取一個物體W，需要越過一個障礙物達到Z高度，再借助物體W到B點，并使用記憶元件把手動示教記憶下來；

（3）自動工作方法。需要借助記憶元件存儲數據，并執行電機的動作，使其和示教工作方式中的動作相同，共同完成所要求的生產任務。PLC軟件程序主要包括以下內容：初始化運行復位—手動工作——自動工作——調用數據傳送——數據比較——自動工作——雙四拍脈沖輸出——正轉程序。

（4）程序設計中的重點內容是功能補償，傳統的機械傳動存在著誤差，來使得機器人的傳動機構存在著返回誤差，既不能返回原有的程序隨著運轉次數的增加，積累定位存在著定位誤差。在程序執行的過程中，需要校正程序。校正的方法存在著補償信息，其中補充的方法是每一個循環對每一個步驟進行適當的補充脈沖補償，相較于準確的原位，在消除返回誤差辦法通過結算循環次數，在循環次數后，需要進行繼續運轉的步行電機施加補充脈沖補償，來消除積累定位誤差。

2結論

綜上所述，PLC在六關節工業機器人控制中是讓控制程序代碼獨立于硬件。在此基礎上，系統的輸出階段需要接入驅動器的控制六關節機器人的執行示教動作；同時，需要根據電機的一些電阻及靜態電流值，來計算出達林頓管的電流及電壓值。因此，PLC在六關節工業機器人控制中能夠形成一個簡單可行的FA設備。

參考文獻

[1]向應軍.一種基于PLC的碼垛機器人設計與研究[D]。湖北工業大學，2017.

[2]尚應榮，李霆，歐道江，向珍琳.一種雙工業機器人協同加工的軌跡規劃方法[J].工業控制計算機，2019，32（02）：62-64.

[3]李祥瑞，王淑敏，李琪.中國工業機器人發展現狀及領先企業專利布局分析[J].中國發明與專利，2019，16（02）：59-62.

[4]吳立華，丁度坤.基于技能大賽的“工業機器人技術”專業建設[J].教育教學論壇，2019（06）：262-263.

[5]周應鋒.工業機器人逆解問題的旋量解法分析[J].集成電路應用，2019，36（02）：45-47.

[6]謝橋.智能制造時代工業機器人的應用前景研究[J].科技經濟導刊，2019，27（03）：36-37.

[7]朱宏興，王柏森，李遠航，范素香.基于SolidWorks的機械式工業機器人末端執行裝置的設計與實現[J].河南科技，2018（14）：30-32.