基于PLC的机器人电气控制系统的设计

摘 要

科学信息技术的不断发展，机器人应用的已经越来越广泛。本文将基于PLC的机器人电气控制系统作为研究方向，对机器人电气控制系统硬件、软件设计过程中的主要方法分别进行了分析和研究，通过PLC控制技术的应用，提高了它的可靠性以及稳定性，取得较好的效果，对机器人设计的进一步发展具有非常重要的意义。

【关键词】机器人 PLC 电气控制系统

机器人被广泛应用在专用机床及自动化生产线上，主要被用来搬取以及装卸零件，以实现生产的自动化。本文中选取的是关节式结构的机器人，它可以模拟人手臂的一些动作，能够按预先设定的程序实现抓取、搬运等行为，液压驱动实现动作的实行，电磁阀来控制，按时间原则控制的电气控制系统实现其动作的顺序以及动作间的间隔。

1 机器人的硬件控制系统设计

基于PLC的机器人能够实现抓取、搬运以及装卸等一系列的动作，这些动作都是在气缸的驱动下实现的。在实现动作的过程中，需要进行加工的工件从初始位置到达1#工作台，将待操作的工件传输到2#工作台，从而回到1#工作台，完成对下一个工件的操作。如图1所示即为整个机器人装置的工作流程示意图。

如图1所示，机器人装置自初始位置，手腕向下移动，操作手指夹紧1#工作台上待操作的工件，进而对其进行上行移动。到位之后，机器人手指、手腕在手臂引导下沿右侧轨迹移动，移动至预定位置后再次沿下行轨迹移动，最后控制机器人装置手指放松，并将该工件放置于2#工作台当中。再次回到1#工作台的动作顺序与上述流程相反，进而实现一个完整的工作周期循环。

根据机器人装置的动作要求，通过限位开关装置来实现控制系统中的位置检测信号工作，准确对机器人的手臂动作进行定位。并且，当待操作工件被机器人夹紧时，必须预先设置夹紧力，只有当夹紧力达到设定值时，才能够进行下一步的动作。通过在油缸下属液压回路中设置压力继电器来未完成压力洗脑的检测。通断按钮实现机器人的启动和停止。电磁阀部件实现上限位上升及左右向移位的动作。

2 PLC控制的软件设计

（1）在有关机器人程序初始化处理过程当中，基于PLC的机器人装置在上电状态下需要完成一系列的初始化操作动作。其主要目的在于准备后续动作的实施，防止机器人自动控制系统装置因直接投入运行而出现的误动动作。在初始化程序操作指令的编程方面，选取初始状态ISL指令，以此种方式达到简化编程步骤的目的。具体而言，初始化程序操作流程示意图如图2所示。

（2）在设计机器人自动控制系统中的手动运行模式时，要对机器人的手指、手臂以及手腕进行控制。该模式是在维修以及调整机器人时使用的。将手动按钮开关设置在手动开关模式中，通过接通手指部件来辉县机械手臂的下降，并且采用这样的方法实现机器人手臂、手腕等需要实现的各种动作。

（3）在设计机器人自动控制系统中的自动运行模式时，首先要根据机器人需要实现的各项动作来确认各个动作间的联系。在初始状态下，机器人检测到工作台上放置的需要处理的工件，然后自动完成接下里所需的工作。

3 总结

采用PLC设计的机器人装置电气控制系统，改变了以往繁琐的接线过程，将其进行了简化，不仅节省了空间，也降低了装置发生故障的可能性，使设备能够更加稳定的运行，并且后期的维护也较为方便，大大提高了劳动生产率，使各个动作间可以自由的转换，能够满足各种生产的需要。

参考文献

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[2]陈东青，邝禹聪.三菱PLC与广州数控工业机器人的信应用[J].机械工程师，2013（04）.

[3]王强，纪军红，强文义，等.基于自适应模糊逻辑和神经网络的双足机器人控制研究[J].高技术通讯，2001，11（07）：76-78，102.

作者简介

刘晓云（1984-），女，江苏省徐州市人。大学本科学历。现为徐州机电技师学院，徐州机电工程学校助理讲师。研究方向为电气控制。

作者单位

徐州机电技师学院 江苏省徐州市 221131