浅谈数字技术在电气自动化领域中的运用

张镇坤

摘 要 将数字技术应用于工业电气自动化中，能够借助数字技术的方便快捷且高效等特点与优势，为电气自动化带来了新的发展动力，为提升工业的自动化水平并提高产业生产效益奠定了技术。本文结合工作实践，主要结合自身企业在数字技术方面的应用技术，尤其提出基于工业现场总线的工业机器人生产线应用技术，实现机器人柔性制造单元的通信与控制，提高系统的电气自动化程度，提升控制系统本身的柔性和可扩展性，以供参考。

关键词 数字技术;机器人;电气自动化

1数字技术在工业电气自动化中的优势

数字技术主要依靠的是网络技术以及智能技术的优势，搭建出效率更高的电气化系统，且在实际操作的过程中通过面指令的输入便能够实现自动化、智能化的运行，能够借助这一稳定的控制平台来提高操作的质量。同时，一旦电气化系统运行中出现问题或故障，依靠数字技术可以对故障进行自动诊断，在线分析来实现对数据的高效处理，同时通过参数的输入能够促使该系统在运行的过程中，及时报告异常参数，为规避运行风险来提高系统运行的安全可靠性奠定基础。另外通过高效的通信系统，可以对信息进行高效采集以及分析，让决策更加科学。如广州数控设备有限公司研发的基于总线模式的工业机器人控制系统，基于模块化设计理念，以伺服总线技术为切入点，采用嵌入式硬件平台，借助pc控制系统，通过采用一对多的通信模式，让电气化系统的集成性更强，让现场总线的功能更加强大，让数字技术在电子化系统中的应用性以及适应性更强[1]。

2数字技术在工业电气自动化中的具体应用

目前数字技术在工业电气自动具体应用于Windows控制平台和现场总线技术，其中现场总线技术在该领域中的运用最突出，该技术可以让电气化系统与智能设备实现连接，然后借助光纤等网络媒介，让数据传输更加高效，这种传输系统是双向的，对于控制平台的操作人员来说，可以通过这一系统对数据进行传递，也可以通过平台接收各类反馈信息，一旦发现问题可以采取有效的措施进行应对，这样可以避免由于故障造成严重的损失，让系统运行的质量以及效率得到提升。其能够将该系统与相应的智能设备进行链接，借助光纤等媒介来实现数据的高效传输。下面结合基于现场总线技术的机器人控制系统进行分析。

2.1 现场总线技术的特点

现场总线控制系统能够高效、快速的采集大量现场节点的信息，并且其通信网络可以实现快速实现信息交换，控制命令执行和结构反馈，为高级过程控制理论的应用提供了巨大的应用空间和平台。现场总线系统具有开放性，用户可以按照自己的需要和考虑，把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统，通过现场总线构筑自动化领域的开放互联系统。现场总线系统具有互可操作性与互用性，互联设备间、系统间的能实现信息的传递与沟通，不同的生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。场总线系统具有智能化与功能自治性，将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。系统结构的高度分散性，现场总线已构成一种新的全分散型控制系统的体系结构，从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性[2]。

2.2 具体应用

本控制系统设计用于自动化生产线针对甲方轴类产品上下料作业所设计，由1台卧式铣床（甲方提供）、1台上下料机器人（RB08）、2个上料仓、1套抓手，构成了实用、可靠的自动化生产线。该生产线将替代原先由人工上下料的方式，自动化生产，降低人力成本和工作强度，避免了原先因操作人员个人误操作而产生安全事故，提高了自动化生产、机械化作业的水平，且有效地提升了企业形象。均采用工业机器人进行自动上下料，完成

1料仓取料→2换位缓冲→3变换抓取位置→4机床换料→5换位缓冲→6变换抓取位置→7放回上料位置→抓取下一个工件等工序的自动循环。本方案特点：在生产同一工件时，可以拓展成为一台机器人服务两台加工机床。铣床放入一个坯料启动加工后，机械臂至料仓取料，事先由操作员依序固定方向将坯料摆放到料仓内，机器人从固定位置自动取料，机器人取料加工完成后，放回上料位，再抓取下一个，逐排顺序抓取，料仓一全部加工完成，自动跳到料仓二抓取工件。此时，人工可更换料仓一工件。

本方案选用RB08机器人，运动控制系统以PCC控制器为核心，以电动机为控制对象，以各种执行元件为执行机构，以经典控制理论为指导，组成了典型的电气传动控制系统。基于现场总线的工业机器人运动系统主要依靠PC加运动控制器进行控制，该系统是信息能力处理强、精确控制运动轨迹和良好通用性的开放性运动系统，不但满足了现在市场竞争的需要，而且还大大地提高了工业制造的精度和柔度。机器人抓手采用平移气爪的抓取方式，雙抓手结构，可实现机床的快速换料，电磁阀及传感器控制;工业机器人不但要有强大的运动控制功能，还要有良好的工业现场操作界面，本系统通过示教器可以编制多种应用程序，满足产品更新换代及增加新产品的要求，操作界面的专用操作系统，通过编程的简化大大地方便了操作流程。该系统具有强大的操作能力，不但能够充分体现“分时多任务”的优越性，同时还能够保证控制系统良好的维护性和清晰的结构;机器人控制柜、示教盒上设有急停按钮，在系统发生紧急情况时可通过按下急停按钮来实现系统急停，并同时发出报警信号;安全围栏上应设有安全锁，当安全锁打开时，自动化单元会立即停止工作;机器人自带I/O与外围设备进行信号交接。

3结束语

总之，在工业领域电气自动化水平不断提升，对国内经济以及社会发展做出巨大的贡献，如今信息化的程度不断提升，数字技术在信息化方面具备极强的优势，在工业生产以及管理中的运用，可以让工业企业的运行效率得到提升，让电气化系统的运行更加稳定和安全，进而促进工业水平的进步。并通过融合自身企业基于机器人的自动生产线系统设计，通过理论结合实践，通过运行测试，证明系统可靠性高、部件互换性强，完全满足自动化生产的要求，进一步验证数字技术在电气自动化领域中的运用的优势与重要性。

参考文献

[1] 张永华.CC-Link现场总线在基于机器人的生产线控制系统中的应用[J].中国新技术新产品，2010（15）：10.

[2] 夏大伟.对数字技术在工业电气自动化中的应用与创新研究[J].山东工业技术，2016，2：27.