PLC控制在工业机器人组装系统中的应用

吴莹 刘佳陆

摘 要：工业是国家发展的重要产业，现代工业经过多年的发展已经实现了机械、电子、控制等领域的完美结合，形成机械、电子、电气、自动化控制为一体的复杂工业体系。现今我国提出了“智能制造2025”发展战略，通过将信息化技术、智能化技术等技术应用于工业领域中，实现我国工业制造的跨越性转型升级，由“世界工厂”向掌握核心技术的“工业制造”强国迈进。工业机器人作为智能工业制造中的重要一环需要积极做好研发与应用，该文在分析工业机器人特点的基础上对PLC在工业机器人中的应用进行了分析阐述。

关键词：工业机器人；PLC控制；组装系统

中图分类号：TP242 文献标志码：A

0 前言

工业机器人是我国实现“智能制造”战略的重要一环，基于PLC控制的工业机器人系统可以将个体工业机器人通过PLC通信网络连接在一起，对工业机器人进行系统性的控制，从而使多个工业机器人能够协调作业，形成自动化的生产线，提高工业生产的效率和质量。现今需要积极加强工业机器人的研究与应用，尤其是要加强工业机器人控制系统的研究与应用，提高工业机器人控制系统的自动化与智能化水平。

1 PLC控制工业机器人系统发展现状与趋势

工业机器人在工业生产领域中有着广阔的应用前景，且现今工业机器人已经在工业自动化（生产流水线）中得到了良好的应用。工业机器人通过应用PLC进行自动化控制，借助于PLC强大的计算能力和良好的抗干扰能力，保证了工业机器人的稳定、高效地运行。工业机器人运行过程中PLC接收上位机所传递的控制信息，完成对于工业机器人中的私服电机、视频识别、位置以及运行状态监控等工业机器人运行过程中的各个信息的收集与处理，从而使工业机器人自动化生产线的柔性特性得到较为明显地提高。

工业机器人控制系统运行过程中需要从初始位置出发，使机械臂水平移动操纵机械爪（机械手）沿着右侧轨迹移动，实现对于工业机器人的移动控制。工业机器人需要借助大量分布的精密传感器完成对工业机器人的位置测量，从而使工业机器人形成控制→动作→测量为一体的完整控制系统。工业机器人运行流程图如图1所示。

2 应用于组装工业机器人控制的PLC控制系统硬件构成

2.1 硬件结构的设计

工业机器人主要由机械、电气、驱动、控制和测量等几大部分组成，以基于PLC控制的四轴工业机器人组装系统为例，工业机器人中包括四轴工业机器人、PLC控制器、电气控制系统以及气缸等部分。应用于组装工业机器人控制的PLC控制系统，将以PLC为计算控制核心，加装I/O模块以及以太网模块，完成对于工业机器人运行状态的收集以及与上位机的组网。

2.2 工业机器人组装系统作业流程

工业机器人组装系统主要完成对于货物的装配作业，为满足这一要求，工业机器人需要完成对于工件的抓取、搬运以及精细装配等作业，过程繁杂，因此对于工业机器人组装流水线的控制系统要求较高，PLC具有良好的抗干扰性能、稳定性以及强大的信息处理能力，因此选用PLC作为控制核心。工业机器人对于工件的抓取、搬运等动作主要依靠气缸作为动力源，PLC通过控制电磁阀的启闭，来控制气缸的前后移动，控制工业机器人机械臂与机械爪的动作。此外，在工业机器人装配控制系统中还配备了视觉系统，依托视觉系统完成对工业机器人作业流程的监控与产品检测。工业机器人装配流水线需要多台工业机器人协同运作来完成工件的装配作业，通过工业机器人控制核心PLC所具有的以太网模块将工业机器人装配流水线的多台工业机器人与上位机联系在一起，形成一個良好的控制网络，确保工业机器人流水线安全、高效运行。

3 做好工业机器人组装系统的软件设计

工业机器人结构复杂其运动涉及复杂的空间动作，为控制工业机器人高效、准确地进行动作，需要对工业机器人的运行状态进行全方位的监控。以PLC作为工业机器人控制的核心，在PLC的选型上，首先需要结合工业机器人组装系统控制中所需要的控制点来确定PLC的型号。以某工业机器人组装系统为例，组装系统中的工业机器人有40个控制点，因此在PLC的选型中将选用具有48点的PLC，留有一部分冗余接口作为备用接口，根据实际需求设置I/O端口和硬件接线，用以将组装系统中的工业机器人的各控制点与PLC进行良好的连接。此外，在对组装系统中的工业机器人的线路进行连接时，需要解决组装系统中的工业机器人的PLC、触摸屏以及视觉系统的组网问题，通过使用以太网对组装系统中的工业机器人控制部件进行相互连接与组网通信，实现上述部分的信息交换。在编写组装系统中的工业机器人的PLC控制程序时，需要注意PLC与组装系统中的工业机器人之间的信息交换，合理地设置PLC的通信地址，避免因通信地址设置不当而发生PLC无法控制组装系统中的工业机器人的情况。编制的PLC控制程序中需要注意加装安全保护冗余程序，用以确保组装系统中的工业机器人能够安全运行。组装系统中的工业机器人所应用的PLC程序是根据过程编写的，组装系统中的工业机器人运行过程中主要分为自动和手动2种工作模式，在对整个程序进行设计时，需要对组装系统中的工业机器人运行过程中遭遇的各种情况进行充分的考虑，并注意加入相应的安全保护程序保障组装系统中的工业机器人安全运行。组装系统中的工业机器人控制系统在运行之初需要进行初始化管理，避免组装系统中的工业机器人受到上一次工作的影响而误动。

4 结语

工业机器人在工业生产制造领域中应用较多也较为广泛。随着时代的发展以及科技的进步，工业机器人借助于快速发展的科学技术能够在工业生产制造中发挥出更多、更大的作用。该文在分析工业机器人特点的基础上对某工业机器人组装系统进行了分析介绍，并就如何做好工业机器人组装系统的控制系统设计进行了分析介绍。

参考文献

[1]王生发，张红兵.VB下的PLC通讯在工业机器人监控系统中的应用[J].甘肃科技，2002，18（1）：55-56.

[2]王生发，潘敏.VB下PLC与PC的通信在工业机器人监控系统中的应用[J].机电工程，2001， 18（6）：35-37.

[3]张丰华，韩宝玲，罗庆生，等.基于PLC的新型工业码垛机器人控制系统设计[J].计算机测量与控制，2009，17（11）：2191-2193，2196.