PLC控制的工業機器人系統的研究與實現分析

李婷婷

[摘 ? ?要 ]PLC技術已經成為工業機器人系統中廣泛應用的技術，同時PLC技術也作為工業機器人控制的重要技術。隨著我國工業化水平的不斷提升，在實際生產過程中對工業機器人的功能以及操作精度提出了更高的要求。同時，也需要對PLC技術進行深入的研究，讓PLC控制技術與工業機器人系統能夠實現有機融合，以達到提升生產效率以及生產質量的作用?；诖?，本文對PLC控制的工業機器人系統進行簡要的分析和研究，旨在為后續設計工作的開展提供參考和借鑒。

[關鍵詞]PLC控制;工業機器人;系統;研究;實現

[中圖分類號]TP242.2 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）07–00–03

[Abstract]PLC technology has become a widely used technology in industrial robot systems， and PLC technology is also an important technology for industrial robot control. With the continuous improvement of my country's industrialization level， higher requirements are put forward for the function and operation accuracy of industrial robots in the actual production process. At the same time， we also need to conduct in-depth research on PLC technology， so that PLC control technology and industrial robot systems can be organically integrated， so as to improve production efficiency and production quality. Based on this， a brief analysis and research on the industrial robot system controlled by PLC is intended to provide reference and reference for the subsequent design work.

[Keywords]PLC control; industrial robot; system; research; realization

如今，很多工廠已經實現了智能化改造，因此基于PLC控制技術的工業機器人系統也得到了廣泛的應用。但是，想要有效提升生產系統的生產精度和生產質量，就需要對工業機器人的控制入手，進一步優化控制流程，優化控制系統。但是，想要實現PLC控制系統的優化，首先就需要了解工業機器人系統，并結合PLC控制系統對相關的技術問題進行分析和討論，從而找到能夠有效提升控制能力的技術切入點。

1 基于PLC控制的工業機器人系統發展現狀

1.1 工業機器人系統概述

美國誕生了世界上第一臺工業機器人，創造出這一設備的企業是美國通用汽車公司，該公司在20世紀60年代便將工業機器人應用到實際生產過程中去，這也代表著工業機器人真正進入了歷史舞臺之中。同時，第一代編碼控制器也應運而生，并被應用到工業生產中。隨后的一段時間內，歐美多個發達國家開始廣泛應用工業機器人，以達到有效提升生產效率的作用。自從工業機器人系統應用后，制造業就取得了較大的進步，勞動的質量和效率也得到了有效的提升。近幾年，科學技術發展水平更是有了明顯的提升，因此工業機器人系統也取得了更高的研究成果，第三代編碼控制器也得到了廣泛的應用，這種控制器也為PLC控制工業機器人創造了更為便利的條件。

1.2 基于PLC控制的工業機器人系統概述

工業自動化領域中，不僅PLC控制技術有著廣泛的應用，還包括工業機器人技術、CAD技術等。這些技術的發展和應用，也為工業自動化技術的優化和提升提供了更多的思路和理論，并且起到了不可忽視的輔助作用。

同樣也隨著各個領域科學技術的發展，專業學者對PLC技術以及工業機器人技術的研究更為深入，基于此，系統的功能得到了有效的擴展，工業自動化相關技術的衡量標準也變得更為全面和詳細。在這種形式下，PLC控制技術的應用則能讓生產任務保質保量地完成，并為機電一體化效果得到有效的提升。

1.3 PLC控制技術在工業機器人系統中的應用趨勢

近幾年，新型的工業機器人控制系統已經達到了較高的智能化水平，因此PLC控制技術也往智能化的方向不斷發展。通過對PLC控制技術的應用趨勢進行研究發現，在對系統進行實際應用的過程中，可以運用PLC控制技術對工業機器人系統完成模擬、仿真設計，這樣能夠讓系統的可操作性和整體性得到有效完善。另外，如果想要讓PLC控制技術往健康的方向發展，就需要將其控制能力作為主要強化對象，但控制系統本身也會變得更為復雜，這樣也能夠進一步提升系統以及工業機器人本身的性能。另外，信息通訊技術在工業機器人系統中也有廣泛的應用，因此PLC技術與信息通訊技術之間的融合與應用，也是PLC控制技術在工業機器人系統中主要的應用趨勢之一。通過實際應用發現，信息通訊技術的應用，讓企業逐步實現工業機器人系統標準化。

2 基于PLC控制的工業機器人系統的實現

2.1 有效控制基于PLC控制的工業機器人系統

PLC編碼控制器是一種新型的控制器，以現代化控制技術和工業系統的運動部分為基礎而形成的，當前科學技術水平逐漸推進，PLC編碼控制器已經發展成為具有多種輔助功能的總控制系統，其控制核心是微處理器，利用相關的軟件系統運動驅動系統、模擬以及仿真系統，等作為輔助?；赑LC控制的工業機器人系統的實際工作中，PLC編碼控制器主要就是實時依據工業機器人的加工數據監控加工操作的實際情況，對于出現的各種情況要及時地、針對性地處理解決。

在實際應用中，也可以將PLC控制的工業機器人系統劃分為機電一體化加工系統，這種技術的核心所在是PLC編碼控制器，這一元件能夠有效控制運行中的生產系統，技術人員也能通過向系統輸入指令，實現對工業機器人的有效控制。

2.2 基于PLC控制的工業機器人系統的控制特性分析

在實際應用過程中，PLC控制技術的應用體現出了其獨有的性質。一般來說，由于PLC編碼控制器本身具有較強的控制性能，因此能夠有效提升指令信息的發布速度，并讓工業機器人獲得相應的指令。另外，在網絡技術的應用下，能夠控制工業系統機器人完成多種功能。相比其他元件來說，PLC編碼控制器的可靠性與穩定性能好，并且能夠對相關編碼實現加密處理，這也讓其具有更為理想的抗干擾能力，讓系統運行處于更為穩定的狀態。最后，相比其他元件來說，PLC編碼控制器使用范圍相對較廣，因此很多行業的生產過程中都能應用到這一元件，所以PLC控制技術具有很強的行業適應性。

2.3 了解工業機器人的驅動方式

在系統設計過程中，發現不同的工業機器人，其驅動系統有著明顯的區別，常見的驅動方式包括氣壓驅動、液壓驅動以及電氣驅動，不同的驅動方式也有著相應的特點。采用液壓驅動方式的工業機器人，需要具有液壓動力源，這種驅動系統的成本較高，并且采用液壓驅動的環境屬于易爆環境。采取氣壓驅動雖能夠有效控制生產成本，但是其噪音大，運動準確度難以得到有效保障，因此在簡單工業機器人中有廣泛的應用。電氣驅動方式又分為步進電機驅動、直流電機驅動、交流電機驅動三種，不同的電氣驅動方式，能達到不同的精度、應用范圍也有所不同，因此能夠適應不同的設計需求。由于驅動方式的不同，就需要技術人員在構建系統的過程根據不同的驅動方式，合理選擇控制參數。同時，技術人員還需要對運動軌跡進行分析，進而選擇合適的控制方案，保證各個關節能夠處于穩定的運動狀態。由于很多工業機器人工作性質決定其控制方式，因此選擇控制系統類型時，可以參考工業機器人的工作性質。

同理，不同的工業機器人的工作環境也有著一定的差異，很多環境存在電磁干擾，因此在選擇控制元件時，應該盡量選擇抗干擾能力較強的元件。另外，必要的情況下也需要對元件增加抗靜電、防水防潮等措施。在系統正式投入使用之前，也需要對系統本身進行測試，明確系統中是否存在相應的問題，并對系統進行進一步的優化，保證系統的穩定性。與此同時，技術人員也應該進一步分析系統與工業機器人功能的貼合性。

3 PLC常見故障分析與處理

3.1 PLC控制系統常見故障

PLC本身故障以及其他設備故障是導致PLC控制系統故障的兩類因素，軟件故障和硬件故障也是常見的故障分類方法。一般來說，軟件故障的發生幾率相對較小。在故障發生時，我們可以根據PLC手冊中的相關內容對故障點進行確認，通過實踐我們也發現，硬件故障相對隱蔽，并且具有多發性。那么在實際操作過程中，就需要技術人員細心觀察，結合故障表現進行綜合判斷。根據故障發生范圍分類，我們可以將其分為全局故障和局部故障。

在分析PLC故障的過程中，需要技術人員首先明確故障的具體現象，按照電路工作原理由外至內、由易到難地對故障進行分析，并縮小故障范圍，確定故障原因，最后排除并更換故障元件，讓系統恢復工作狀態。

3.2 輸入電路故障點

輸入電路的溫度會隨著工作狀態的變化而發生變化，另外，粉塵污染以及長期磨損等因素都會導致輸入電路相關器件老化。較常出現老化問題的部位多為開關、按鈕、保護裝置以及熱保護器件，這些元件的觸點多出現氧化、變形、粉塵堵塞等故障。這些故障會導致觸點接觸不良問題的發生，進而影響信號的正常傳輸，輸出端子不能及時獲取到控制質量，輸出設備則表現為無動作。

在日常管理過程中，需要技術人員定期對這部分元件進行維護和保養，避免故障的發生。在PLC控制系統中，信號異常是輸入電路傳感器故障的常見表現。因此，在安裝傳感器的過程中，需要保證信號線屏蔽層接地，分開敷設動力電纜以及信號線。同理，由于變頻器輸出電纜本身能夠產生高頻干擾，因此也需要將其與信號線分開敷設。必要的情況下，需要在PLC內部安裝濾波元件。另外也需要技術人員將這些點位設置成巡檢必檢點，保證問題能夠在第一時間內發現。

3.3 輸出電路故障點

PLC輸出端一般會和設備的繼電器、接觸器以及電磁閥等設備直接相連，這些部位往往也承受著較大的電流以及頻繁的動作，因此屬于易損部位。在工業生產過程中，現場環境相對較差，因此該部分元件更容易損壞。另外，部分接觸器的觸點由于暴露在生產環境中，因此容易出現腐蝕氧化、打火等問題，進而導致輸出端故障的發生。

在實際操作中，建議選用高性能元件，并對生產環境進行改善，同樣需要定期對元件工作狀態進行檢查和維護，從而達到保證系統正常運行的作用。

3.3 PLC系統中鏈接部件的故障點

接線端子、固定螺栓等元件在PLC系統中的故障原因多與其本身制造工藝以及安全工藝低下有關。另外，該部分元件同樣會出現打火、銹蝕等問題。因此，技術人員需要嚴把設備安裝關，優先選擇質量可靠的元件，避免因元件質量所導致的故障問題發生。

4 結束語

綜上所述，PLC技術的應用讓工業機器人控制系統得到進一步的優化，但是在實際設計過程中，仍然需要技術人員考慮到工業機器人的實際應用需求，根據需求選擇對應的參數。對于企業來說，應該積極培養優秀的技術人員，從而保證系統的全面性和科學性，更好地控制工業機器人，保證系統處于穩定的運行狀態。技術人員自身也需要積極學習各種PLC技術，同樣也需要學習不同的工業機器人設計理論，這樣能夠更好地實現系統與機器人功能之間的融合，達到提升機器人運行穩定性的作用，也為進一步開發工業機器人功能奠定良好基礎。

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