PLC在機器人噴涂生產線控制中的應用

王青

（德州職業技術學院 山東省德州市 253000）

機器人噴涂生產線中采用PLC可編程控制器，具有組態靈活性、抗干擾的特點，體積很小，應用的優勢較多，因此在噴涂生產的過程中，應重點關注PLC 在機器人噴涂生產線中的應用，按照系統組成部分與控制原理，合理進行系統的設計與構建，充分發揮PLC技術的優勢和價值，達到良好的噴涂生產目的。

1 PLC在機器人噴涂生產線控制中的組成部分與原理

1.1 組成部分分析

按照具體的工藝標準，相關系統的組成部分主要為：輸入供給涂料的相關系統，其中包括泵體設備、涂料罐設備、涂料主管路循環回路的部分、有著自動噴槍的供漿設備，同時其中還有自動化的定量控制還有調節的系統。除此之外，周圍還存在旋轉工作臺部分、線性的物料輸送部分等等，其中的旋轉工作臺，屬于機器人生產線中非常主要的機械設備，可以分成轉動部分、用來進行毛坯傳輸的部分、夾緊定位的部分，在工作臺實際運行的過程中，可以準確進行旋轉角度的控制、速度的控制，這個部分中含有交流伺服、數控轉臺結構，在設置伺服系統的過程中，其中應該具有位置控制模式和速度控制模式，通過計算機技術合理切換控制模式，并且進行相關位置指令脈沖串的合理輸出處理。在此期間使用電磁鐵將能夠更好的進行毛坯傳輸處理、夾緊定位處理的設備固定在旋轉工作臺中。與此同時，還有線性物料輸送的相關系統，主要就是上料部分與下料部分，并且在旋轉工作臺的左右區域設置幾個工位，當做是臨時性進行物料存儲的工位，設置光電開關便于進行坯料到達情況的檢測。在整個系統中的輸送部分，存在手動操作與自動操作兩種形式，可以實時性的進行切換處理[1]。

1.2 具體的控制原理分析

系統在噴涂生產的過程中，主要利用PLC 進行毛坯輸送方面的控制，利用計算機技術實現機器人、轉臺的有效控制目的，相互之間進行數據信息的傳輸，確保噴涂生產線的良好運行，如圖1 所示，PLC 在機器人噴涂生產線中的應用，有著相互控制的作用，通過系統的良好控制可以保證生產工作質量和效益。

2 PLC在機器人噴涂生產線中的應用措施

2.1 合理進行硬件部分與軟件部分的設計

在設計相關硬件部分和軟件部分的過程中，應按照機器人噴涂生產線的實際情況，合理使用PLC 技術，保證有關生產線工作的良好開展。

對于PLC 來講，應該選擇FX2n 相關系列的高級模塊，具有較高的運行速度，功能也非常良好，同時還可以更好的進行邏輯選件、定位控制。由于FX2n 屬于多路輸入和輸出的多重應用方案，為了確保更好的應用在機器人噴涂生產線中，可以應用48 模型，保證整體生產線的良好控制、PLC 技術的高效化應用。與此同時，在選用I/O 的過程中，還應該設置相應的系統，如表1 所示，確保整體I/O 的合理設計。

圖1：PLC 技術在機器人生產線中的應用原理

圖2：相關的通訊模式

2.1.2 合理設計PLC 和計算機通訊的系統

為確保PLC 和計算機良好的通信，應該設計相關的系統：

（1）設計通訊連接的系統。有關的計算機、PLC 相互集成的過程中，最為關鍵的就是信息傳遞和傳輸，通常情況下，上機位部分、下機位部分相互的信息傳遞形式很多，例如：網絡形式、RS232 形式等等，而在機器人噴涂生產線方面，一般情況下PLC 和相關的計算機之間的距離很近，所以可以利用RS232 的形式進行通訊，如圖2 所示，為具體的硬件相互連接的形式[2]。與此同時，在設計通訊連接系統的過程中，PLC 的部分還應該合理設計串行通訊的模塊部分，也就是通過相關模塊支持RS232 的信息交換，保證相互之間能夠更好的進行信息的互換處理，實現相互之間的可靠性、穩定性通信的目的，改善通信現狀的同時，保證通信的效果。

（2）合理設計信息傳遞的系統。在相關系統中配料進入到噴涂工位之后，應該確保PLC 和計算機之間直接進行信息傳遞，為保證信息傳遞效果，可以進行以下的設計：在噴涂工位的光電開關接收到有關配料到達的信號以后，電機設備停止運轉，然后為計算機發送信號。在計算機接收相關信號以后，向PLC 系統中發送信號，然后為有關的機器人控制器設備、轉臺伺服系統等發送相關的信號。在系統接收到信號以后，電磁鐵架對托盤進行夾緊，開展生產操作工作。

2.1.3 合理設計軟件部分

在設計軟件的過程中，應該設定有關的噴涂完畢、配料到達狀態控制方面的軟件，保證整體系統都能夠穩定、良好的運作[3]。

表1：I/O 的合理選用

2.2 合理采用抗干擾的方式

2.2.1 合理使用高性能的電源

由于在平面阻尼型欠驅動夾持器連桿間添加了彈簧力，使得該機構滿足最小阻尼定律[18]，即沿最小阻尼方向運動時，盡管其自由度數目大于驅動數目，也不會呈現運動狀態不確定的現象。圖1為典型的二自由度平面阻尼型欠驅動夾持器，其中：β為EA與水平方向的夾角，γ為桿3和桿5之間的夾角；v為點E到夾持器對稱軸的距離，G為夾持器最大開口范圍。夾持器左右對稱，以右側結構為例，弱彈簧安裝于驅動桿1、推動桿2之間，可在運動過程中對鉸鏈B添加阻尼。由于彈簧剛度很小，在建立夾持力模型時弱彈簧力可以忽略不計。

應用PLC 技術和系統的過程中，應該合理使用高性能的電源，在電網中設置具有一定抗干擾性能的電源，以此來預防干擾問題。通常情況下，PLC 系統應用期間，電源屬于非常重要的部分，電網干擾傳入系統，是通過變壓器、整體系統的電源所帶來干擾，因此，必須要選擇具備一定抗干擾性能的電源，以免出現干擾問題。在選擇電源的過程中，變送器設備、信號儀表設備等電源，可以選擇分布電容較小并且抑制性較高的配電器設備，預防出現系統干擾的問題，與此同時，為了預防出現電網饋點中斷的現象，可以利用在線不間斷類型的電源，保證供電系統的安全性和可靠性。

2.2.2 合理進行電纜的敷設處理

為預防出現動力電纜敷設電磁干擾性的問題，在敷設電纜的過程中可以選擇應用銅帶鎧裝屏蔽性的電纜材料，減小動力線生產過程中可能會出現的電磁干擾，同時也可以按照信號的類型，針對性的選用電纜進行傳送，分層性的進行敷設處理，不可以應用同樣一種電纜輸送不同的信號，并且要開展平行敷設處理工作，以此預防出現電磁干擾的現象，保證電纜的良好敷設和應用[4]。

2.2.3 著重采用硬件濾波技術、軟件抗干擾技術

計算機采集接收信號之前，在信號線方面設置并接電容，以此預防出現工模干擾的現象。也可以在信號兩極之間合理設置濾波器設備，以此預防出現差模干擾的現象。對于電磁干擾來講，一般情況下都非常復雜，要想從根本上消除很難實現，所以，就必須要做好預防工作，在有關的系統中合理設計軟件、進行組態控制，開展軟件的抗干擾處理工作，在保證系統可靠性的同時，有效規避相關的干擾問題。例如：開展數字濾波方面、工頻方面的整形采樣處理工作，階段性進行參考點電位的校正處理工作，在其中使用動態零點。也可以借助信息冗余技術措施，在其中設計軟件的標志位。除此之外，也可以通過間接跳動的方式，合理設置軟件陷阱，這樣不僅能夠增強軟件的可靠性，還能增強系統的安全性。

2.2.4 合理進行接地處理

對于接地來講，主要目的就是能夠確保系統的安全性，同時還能夠增強抗干擾性能，因此，在機器人噴涂生產線的具體控制工作中應用PLC 技術，就應該合理進行接地處理，正確選擇接地點，在保證安全性的同時預防出現干擾問題。建議在接地處理的過程中，采用浮地的形式、直接接地的形式、電容接地的形式等，科學化的進行控制，由于PLC 技術在應用的過程中，是高速度運行、低電平控制類型的設備，所以最好是利用直接接地的方式，在完善接地系統的同時，增強整體結構的運行有效性。

2.3 滿足不同產品類型和噴涂顏色的需求

在機器人噴涂生產線中要想合理應用PLC 技術，就必須要滿足各種產品類型和噴涂顏色方面的需求，靈活性進行生產線的控制，從根本上提升生產質量和效果。通常情況下噴涂生產的過程中，產品類型很多，顏色的要求也較多，對于不同產品的噴涂生產、自動化控制，操作較為復雜，為了保證PLC 技術在其中的良好應用，可以將噴涂數據信息分成多個數據區，按照產品類型、顏色等，明確生產線的工序順序，循環性的進行噴涂操作。在產品運行的過程中，有關的位置數據信息也會隨之發生改變，如果產品不能及時的到達工位，就可以將相關的噴涂數據信息輸入到產品的存儲區域之內。

2.4 合理進行噴涂數據的處理

應用PLC 進行機器人噴涂生產線的控制，應該重點開展有關噴涂數據的處理工作，完善數據信息的處理流程，確保底漆站、面漆站之間數據的有效傳輸。首先，應該健全具體的數據處理程序。要求在機器人噴涂生產線方面，對噴涂數據信息進行處理并且發送，可以在PLC 系統中設置存儲區域，在產品經過工位的時候，可以通過設備進行產品噴涂數據信息的傳輸，使得數據進入到PLC 系統之內，在計算處理以后，做出有關的動作響應。與此同時，能夠在各個工位中進行產品信息的實時性顯示，便于開展噴涂控制工作。其次，應該創建底漆、面漆方面的數據信息傳輸系統，采用雙鏈傳動的形式，在傳輸鏈驅動及設備上面設置編碼器，便于收集產品的底漆數據信息、面漆數據信息，然后按照具體的情況進行噴涂操作的控制，這樣在數據信息合理傳輸和處理的情況下，不僅能夠提升噴涂生產的便利性，還可以預防出現生產的質量問題或是其他問題，以此來確保噴涂生產的效果。

3 結語

綜上所述，機器人噴涂生產線中應用PLC 技術，應結合具體的技術原理、系統組成部分，科學開展軟件部分和硬件設備的設計工作，合理創建相關的接地系統、安全保護系統，同時完善數據傳輸的模式，確保PLC 技術能夠在機器人噴涂生產線中高質量、高效化的應用，避免出現噴涂生產質量問題或是其他問題，保證生產的高效化水平。