基于PLC的機器人電氣控制系統(tǒng)的設計

摘 要

科學信息技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人應用的已經(jīng)越來越廣泛。本文將基于PLC的機器人電氣控制系統(tǒng)作為研究方向，對機器人電氣控制系統(tǒng)硬件、軟件設計過程中的主要方法分別進行了分析和研究，通過PLC控制技術(shù)的應用，提高了它的可靠性以及穩(wěn)定性，取得較好的效果，對機器人設計的進一步發(fā)展具有非常重要的意義。

【關(guān)鍵詞】機器人 PLC 電氣控制系統(tǒng)

機器人被廣泛應用在專用機床及自動化生產(chǎn)線上，主要被用來搬取以及裝卸零件，以實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。本文中選取的是關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)的機器人，它可以模擬人手臂的一些動作，能夠按預先設定的程序?qū)崿F(xiàn)抓取、搬運等行為，液壓驅(qū)動實現(xiàn)動作的實行，電磁閥來控制，按時間原則控制的電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)其動作的順序以及動作間的間隔。

1 機器人的硬件控制系統(tǒng)設計

基于PLC的機器人能夠?qū)崿F(xiàn)抓取、搬運以及裝卸等一系列的動作，這些動作都是在氣缸的驅(qū)動下實現(xiàn)的。在實現(xiàn)動作的過程中，需要進行加工的工件從初始位置到達1#工作臺，將待操作的工件傳輸?shù)?#工作臺，從而回到1#工作臺，完成對下一個工件的操作。如圖1所示即為整個機器人裝置的工作流程示意圖。

如圖1所示，機器人裝置自初始位置，手腕向下移動，操作手指夾緊1#工作臺上待操作的工件，進而對其進行上行移動。到位之后，機器人手指、手腕在手臂引導下沿右側(cè)軌跡移動，移動至預定位置后再次沿下行軌跡移動，最后控制機器人裝置手指放松，并將該工件放置于2#工作臺當中。再次回到1#工作臺的動作順序與上述流程相反，進而實現(xiàn)一個完整的工作周期循環(huán)。

根據(jù)機器人裝置的動作要求，通過限位開關(guān)裝置來實現(xiàn)控制系統(tǒng)中的位置檢測信號工作，準確對機器人的手臂動作進行定位。并且，當待操作工件被機器人夾緊時，必須預先設置夾緊力，只有當夾緊力達到設定值時，才能夠進行下一步的動作。通過在油缸下屬液壓回路中設置壓力繼電器來未完成壓力洗腦的檢測。通斷按鈕實現(xiàn)機器人的啟動和停止。電磁閥部件實現(xiàn)上限位上升及左右向移位的動作。

2 PLC控制的軟件設計

（1）在有關(guān)機器人程序初始化處理過程當中，基于PLC的機器人裝置在上電狀態(tài)下需要完成一系列的初始化操作動作。其主要目的在于準備后續(xù)動作的實施，防止機器人自動控制系統(tǒng)裝置因直接投入運行而出現(xiàn)的誤動動作。在初始化程序操作指令的編程方面，選取初始狀態(tài)ISL指令，以此種方式達到簡化編程步驟的目的。具體而言，初始化程序操作流程示意圖如圖2所示。

（2）在設計機器人自動控制系統(tǒng)中的手動運行模式時，要對機器人的手指、手臂以及手腕進行控制。該模式是在維修以及調(diào)整機器人時使用的。將手動按鈕開關(guān)設置在手動開關(guān)模式中，通過接通手指部件來輝縣機械手臂的下降，并且采用這樣的方法實現(xiàn)機器人手臂、手腕等需要實現(xiàn)的各種動作。

（3）在設計機器人自動控制系統(tǒng)中的自動運行模式時，首先要根據(jù)機器人需要實現(xiàn)的各項動作來確認各個動作間的聯(lián)系。在初始狀態(tài)下，機器人檢測到工作臺上放置的需要處理的工件，然后自動完成接下里所需的工作。

3 總結(jié)

采用PLC設計的機器人裝置電氣控制系統(tǒng)，改變了以往繁瑣的接線過程，將其進行了簡化，不僅節(jié)省了空間，也降低了裝置發(fā)生故障的可能性，使設備能夠更加穩(wěn)定的運行，并且后期的維護也較為方便，大大提高了勞動生產(chǎn)率，使各個動作間可以自由的轉(zhuǎn)換，能夠滿足各種生產(chǎn)的需要。

參考文獻

[1]馬蘇玲.基于PLC的機器人自動控制系統(tǒng)的設計[J].科技信息，2012（04）.

[2]陳東青，鄺禹聰.三菱PLC與廣州數(shù)控工業(yè)機器人的信應用[J].機械工程師，2013（04）.

[3]王強，紀軍紅，強文義，等.基于自適應模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡的雙足機器人控制研究[J].高技術(shù)通訊，2001，11（07）：76-78，102.

作者簡介

劉曉云（1984-），女，江蘇省徐州市人。大學本科學歷。現(xiàn)為徐州機電技師學院，徐州機電工程學校助理講師。研究方向為電氣控制。

作者單位

徐州機電技師學院 江蘇省徐州市 221131