基于PLC的全位置弧焊機器人電氣控制系統改進與應用

王振士

（江蘇建筑職業技術學院，江蘇 徐州 221008）

0 引言

PLC技術屬于現場總線技術創新發展而來的新型技術，其中主要整合了現代化的控制技術和計算機技術，利用閉環過程控制的方式可以精細化實現電氣系統控制目的，增強系統的優化性和穩定性，因此在全位置弧焊機器人電氣控制系統改進的過程中可以使用PLC技術，提升整體系統運行水平、穩定性，達到預期的改進應用目的。

1 全位置弧焊機器人電氣控制系統的現狀和問題

全位置弧焊機器人電氣控制系統主要是由運動控制類型和檢測類型的系統組合而成，前者主要是通過液晶觸摸屏打造外部參數一鍵輸入的模塊，可以按照具體操作需求在模塊中輸入執行任務的參數，利用控制器設備提升輸入指令之后操控工作的精準性，增強和外部數據之間進行通信的實時性水平。而檢測系統是由焊縫跟蹤、位置檢測兩種子系統組合而成，能夠準確檢測出機器人位置情況、狀態情況，確?？梢杂行瓿筛黝惒僮魅蝿?。

1.1 現狀分析

目前我國焊接自動化發展的水平已經提升到45%左右，而西方發達國家的焊接自動化水平在71%以上，所以我國和西方國家的技術相比自動化水平還存在一定差距。從當前的實際情況而言，我國在焊接工作中自動化程度較高的就是工業機器人，在使用焊接機器人期間自由度的控制非常豐富，可以有效執行各類較為復雜的工作任務，通過現代化焊接技術增強整體工作效果。并且我國在應用全位置弧焊機器人的過程中，核心技術主要為以下幾點：其一，光電式傳感器技術，此類技術在應用的過程中具備精確度高、靈敏性強的特點，可以為機器人提供焊縫跟蹤的支持，按照檢測原理因素、對象因素、光源因素可以將其分成單光點類型、CCD視覺類型、激光掃描類型等傳感器，促使弧焊機器人焊接跟蹤精確性、穩定性的提升；其二，電弧特性傳感器技術，此類技術能夠準確地對比焊接電弧電壓參數、電流參數的變化情況，明確是否有焊槍位置、焊縫位置相互偏移的現象，利用電氣控制系統對焊槍做調整，但是該技術在應用期間成本較高、結構非常復雜；其三，超聲波傳感器技術，根據技術的應用可分成橫波類型和縱波類型兩種，前者就是利用超聲波在介質傳播期間出現反射現象引發的聲程變化及時檢測焊槍位置和焊縫位置相互偏離的問題，按照聲程差數據值對電氣控制系統發出指令，使其可以自動化調整焊槍的位置，確保技術的良好運用[1]。

1.2 問題分析

近年來雖然我國在應用全位置弧焊機器人的過程中自動化水平有所提升，但是受到技術因素和其他因素的限制性影響，導致機器人在進行復雜操作期間容易發生電氣控制系統的故障問題、中斷問題等，例如：系統接觸器發生故障問題，不能和電動閥之間良好接觸，也可能會出現電氣控制系統的電磁干擾問題、機械開關老化或是損壞問題等等，此類現象的出現會導致電氣控制系統不能高效化、穩定性運行，甚至無法滿足焊接生產的基本需求，出現數據通信不順暢的問題，不能有效傳輸各類命令和指令，引發設備執行的故障現象，嚴重的甚至還會出現經濟損失。

2 基于PLC的全位置弧焊機器人電氣控制系統改進與應用

2.1 合理進行系統改進

①遵循基本的改進設計工作要點，根據整體系統的特點完善設計方案內容，增強系統運行的可靠性，滿足控制對象在焊接工藝方面的基本需求，確保在PLC既定條件之下充分發揮其優勢，提升系統的性價比，降低整體系統應用成本，增強系統運作的合理性。具體改進設計工作期間應結合用戶操作工藝需求與功能需求等，制定不同的系統改進設計方案，利用模擬實驗方式對比不同方案的實施可行性與效果，選擇最佳的設計方案，通過合理改進設計處理使得全位置弧焊機器人電氣控制系統高質量、穩定性運行[2]。②重點完善改進設計工作的流程和步驟，按照各類指導原則健全改進設計模式，對設計過程進行優化完善，以此為機器人的高質量和高效率應用提供基礎保障。首先，重點研究用戶的控制需求，根據需求合理設定系統以改進設計的參數和指標。其次，按照系統運行特點，科學選擇輸入設備和輸出設備，避免發生設計缺陷問題，確保所有設備都能正常進行數據通信，同時還需合理設計PLC控制器設備，做好管腳的分配工作以免發生管腳介入故障問題。最后，在改進的過程中完善PCB制版方案、程序設計方案、調試工作模式，在制作成為成品以后的初期階段開展調試工作，對電路連接的狀況測試處理，然后開展內部測試的活動，準確地根據邏輯性特點執行測試工作，完成所有步驟的操作之后就應開展整體系統的測試工作和調試工作，模擬真實場景試運行，明確所改進的系統是否能夠滿足焊接操作和基本工作的要求，符合標準之后應用在焊接工作領域[3]。

2.2 技術的應用措施

①應用變壓器技術。變壓器屬于電氣控制系統中最為重要的電壓穩定設備，如果不能合理使用此類技術將會導致電壓的穩定效果降低，對整體系統的良好運行造成不利影響。因此在應用變壓器技術的過程中應結合全位置弧焊機器人的電氣控制系統運行特點合理設計變壓器的位置，使得各個供電部分的電壓都能處于一致的狀態，預防因為電壓不穩定出現故障問題；應嚴格控制二次側電壓供應的狀態，確保能夠滿足用電器運行的基本需求；在工作中還需嚴格控制變壓器的熱量，改善散熱性能，以免溫度過高出現器件損壞的現象，避免由于變壓器故障導致電氣控制系統出現應用問題，使得機器人處于良好運行狀態。②重點應用熔斷器設備。此類設備在應用的過程中可以起到電壓電流過高的保護作用，屬于電氣控制系統中非常重要的核心部件，所以在應用電氣控制系統的過程中必須要科學選擇熔斷器部件，按照整體負載狀況和器件的性質、結合系統設計需求與電器特征等，保證所選擇的熔斷器符合標準，使得優化后的系統可以在電壓電流過高的情況下自動做保護動作，不會因為電壓或是電流異常引發故障問題。③強化信息技術的應用?；赑LC的全位置弧焊機器人電氣控制系統改進期間還需重點應用信息技術，提升信息處理的能力，快速適應信息數據量迅速增長的局面，使得機器人在數據信息量較高的狀態下也可以有序完成操作任務。在此期間可以將中央處理器部件和PLC關鍵性技術相互整合，利用先進的大數據技術、網絡信息技術等提升數據自動化處理效果，這樣在中央處理器和信息技術的支持下可以提升電氣控制系統應用期間的運算能力、數據分析處理能力，保證大量數據信息的良好處理，滿足系統具體的應用需求[4]。④強化系統架構的完善和調整。一方面，在各類存儲間采用數據異步鏡像的方式，此類方法在應用期間可以對系統各個模塊準確隔離，通過單元化管理的方式提升容災性能，降低故障問題和安全問題的發生率。另一方面，可以在不同模塊相互之間設置電磁干擾的隔離機制，提高整體系統抗干擾性能，保證系統運作的穩定性。利用上述兩種方法進行系統架構的調整，能夠在發生故障問題之后預防主機或是模塊有通信錯誤的現象，避免引發器件損壞的問題，強化每個模塊的隔離效果、減少容災方面的復雜性，使得系統處于穩定的運作狀態。⑤強化應用過程中的維護力度。利用上述各類改進設計和技術方式完善電氣控制系統的改進方案、合理設置各類部件，可以從技術層面達到系統的改進目的。將完成改進之后的機器人應用在生產領域，不僅可以提升生產效果，還能借助電磁屏蔽部分減少電磁干擾問題，通過穩定性的輸入設備和輸出設備提升通信可靠度，利用合適的PLC控制器、分配管腳等降低故障問題的發生率，減少后續維護成本。但是在系統應用的過程中也需要注意按照所改進系統的情況完善日常維護的方案和計劃，安排專業的人員在日常工作中觀察電氣控制系統的運作狀態，做好機器人焊接操作的巡查和巡檢工作，一旦發現有故障問題或是風險隱患必須要立即處理，以免影響系統和設備的運行效果。同時還需設置故障和風險問題的預警機制，通過自動化和智能化系統動態監測電氣控制系統與機器人的運作狀態，一旦有風險隱患問題就可以自動地發出警報，以便工作人員按照具體狀況快速維修和處理，使得電氣控制系統、機器人能夠處于良好運作狀態，增強整體焊接生產效果和質量，避免影響焊接工作的水平[5]。

3 結語

綜上所述，目前我國在全位置弧焊機器人電氣控制系統應用的過程中存在很多問題，故障發生率較高、穩定性低，無法滿足現代化工業生產的基本需求。因此應重點關注基于PLC全位置弧焊機器人電氣控制系統的改進，完善改進的方案和計劃，合理使用各類PLC關鍵性技術，增強整體系統運行穩定性，同時還需完善系統應用期間的維護方案，達到預期的高質量應用目的。