工业机器人技术在电气控制中的应用浅谈

马鞍山技师学院 徐勇杰

引言

机器人技术是目前高端制造中的一些创新技术，可以使制造业得到快速的发展。智能控制技术可实现对各类设备智能化管控，机器人技术为电气设备运转带来更大的安全保障，而且还会减少设备在运作中，给人员带来的威胁，会节省电能消耗，而且也会提高设备的运作效率，给操作人员节省更多的工作量。因而，在未来的电气行业中，机器人技术会成为电气设备制造的新发展趋势。

1 工业机器人技术概述

机器人应用到工业领域会使用更多的智能化的机械，它们可以自由执行各类生产制造任务，靠电动来实现对各类设备的智能操控。另外，根据后台的计算机终端发出的指令来操作设备，这些计算机的设备就会像人脑一样发出各类指令信息，进而去完成整个操作过程，会实现整体生产制造智能化自动化，使制造工作效率变得更高，系统运作更加灵活，也更加稳定，会进一步增强各类设备的运行效率。机器人会包含主体控制核心系统和驱动等多个部分组成，机器人主体包含了基座和执行部位，如机器人的臂部、腕部和手部，有些机器人还会行走，因此还有行驶的功能。很多机器人都会有4个左右的运动自由度，其中在机器人的腕部就会有3个运动自由度，另外在机器人内部的启动装置中会有传动设备和动力设备，来促使机器人运转。在机器人的核心控制系统，通过输入一定的程序指令，来操作机器人各个部位的运作。目前，机器人可以根据腕类型，划分为直角坐标系和圆柱坐标系，其中直角坐标就是在直角坐标的三个方向移动，圆柱形则可以上升、下降、回转以及伸缩。在一些工业制造企业内部，还会有关节型的机器人，这类机器人有很多的转动关节，可以根据下发的指令去转动，来实现生产操作[1]。

机器人是比较精密智能，而且在机器人中有大量的软件。通过应用软件控制系统的方式，来实现对各个部件的灵活操控。自动控制系统可以对机器人做好管理控制调度，以此来实现各项生产作业有序推进，提高产品生产质量，降低整个产品生产的成本。另外，机器人设备也能够减少对能源的消耗，以及对外界环境的污染，随着当前我国高科技迅速的发展，在机器人中，会使用更多自动化的装备，这些装备可以使产品生产制造工作变得更加精细，更加柔性，实现数字化生产、智能化生产、网络化生产[2]。

2 机器人自动冲压线系统的控制方案设计研究

2.1 双层控制系统方案

通过应用双层网络控制系统，实现冲压系统从总控系统中独立，另外工作人员可以应用数据通信装置和耦合器，逐步将压机与自动传感器控制主站连接，也可以应用太网进一步实现对各设备的实时监控。另外，应用计算机控制终端，能够对各个生产线的作业环节做好全面的监控，应用分层的管理控制，可以在不同的设备中，设置不同数据传输通讯的速率，如果一侧的网段产生问题，那么另一侧也能够有正常运转，进而会提高整体生产系统的柔性和稳定性，也方便对各类设施设备的维修[3]。

2.2 安全防护系统方案

使用安全防护系统可以确保生产现场和人员人身安全，也可以使电气设备更加稳定安全地运作，安全保护系统需要通过软硬件的设计，如在硬件方面可以安装安全门，以及应用IOS模块来实现对各类操作设备的连接。应用安全总线与PLC控制系统。在安全管理系统方面，可以使用安全软件对各类设备的故障部位做好精准的判别。从安全软件管理系统进行程序设计，并加强对安全回路的管理控制[4]。

2.3 电控系统的硬件设计

在设计控制器时，要考虑到控制器的稳定性，可应用西门子的S7400作为控制器，应用PC终端显示，设备供电电源模块就可以应用西门子CP460，在选择以太网时，就可以应用标准CP443模块。在电机设备的控制机柜上，要配备照明、插座装置、PLC、交换机。在电力设备的配电方面要应用380伏的电源接线，而且可应用控制柜来接地，应用24伏的直流电机作为机械使用控制箱的配电设备。要为插座提供电源以及配备相应的照明系统，左边电机控制柜为提供照明的控制系统，右边为控制柜的插座。

2.4 机器人控制系统的软件设计

在机器人控制的软件上，可以使用西门子所配套的编程软件作为公司系统开发环境。控制软件内要包含设备的组态设备通信模块、分配模块地址，另外也要包含设备运维管理、文档资料管理、故障诊断。在控制系统内，设置数据库，实现对数据信息的实时更新。在现场总线中，要实现即插即用，就要使用电子设备的数据库的文件来描述设备运行状态信息。另外，要给该装置配备电子数据库文件，通过将设备内部的各类部件集成的控制系统平台上，以便能够使系统了解到各个部件运作信息[5]。

3 工业机器人技术在电气控制中的应用功能研究

3.1 高效处理数据及采集数据

在电气控制装置中，可以实现对各类设备运行数据分析，通过将数据传输到后台的控制终端，由工作人员对这些数据进行深度的挖掘分析，并将部分关键数据存储起来，以便后期数据分析。在电气设备中安装一些传感器，通过直接传感器实时捕捉电气设备运作时状态信息，应用智能机器人技术来对数据做好实时分析，并且机器人技术也可以实现对设备异常故障定位，也可以实现对电气设备故障的智能化处理、自动处理。

3.2 监督系统运行，发出警报信息

机器人技术可以对电气设备运行中出现的各类故障做好有效的监督，也能够快速地传送到终端系统上，形成对整个电子系统的模拟。机器人技术会对电气设备的部分开关做好监控，避免异常故障产生。在电气设备中，安装自动警报装置，可以及时预警，对于出现的突发状况，可以自动地切断电源，而使电气设备免受损[6]。

3.3 实现对电气设备的智能化操控

应用智能化操控技术可以实现对电气设备简单的操作，在设备制造中融入智能技术，此时工作人员就可以通过鼠标、键盘，轻松实现对各类电器装置如开关、隔离装置、断路器的控制。另外，也能够通过计算机，去调节电气设备的电流，应用智能技术会大幅度地减少设备使用中的工作量，给工作人员带来更多的便捷，减少工作人员的劳动强度。

4 工业机器人技术在电气自动化中的应用研究

4.1 应用于电气设备设计

在电气设备的设计中，设计师要分析智能技术和自动技术在设备中的应用状况，并通过研究相关机器人技术来优化设计电气装置的设计图。另外，要对机器人技术特征有更深入的分析，由于电气设备内部的各类电路布局系统比较复杂，包含了很多的零部件，也会包含很多学科的知识。在设计过程中，可以通过应用软件控制方式，设计一些算法，进而去实现对电路电气设备内部系统数据的模拟计算，以便实现对整个电气设备的控制系统的优化设计。在某种程度上，提高设备运转的工作效率和质量水平。

4.2 应用于电气控制工作

在电气设备制造中，构建控制系统对于整个设备运作来讲比较重要，电控系统会实现对各部件的灵活操控。在当前电气设备智能化发展方向上，应用智能控制系统，会逐步降低设备的电能消耗，而且会提高整个电力设备运转效率，大幅度地提升了整个生产制造的工作效率，也压缩了设备生产制造和设备运行的资金和成本费用，有效地减轻工作人员的工作量。

4.3 用于电气设备的日常使用中

电气设备与人们的日常生活和工业企业生产制造密切联系，当前生产制造车间内部的电子设备种类繁多，给工作人员带来了更多的设备控制难度。不同类型的设备操作流程不一样，有些大型的设备操作比较复杂，也会增加电力设备控制时间，因此应用机器人技术，实现部分操作的智能化管理，压缩人员工作量，会进一步提供设备操作的效率，缩短操作时间，并减少违规操作出现失误问题。

4.4 应用于故障诊断

在电机设备运转过程中，会受到各类外界客观因素的影响，容易使电气设备产生故障，以及出现安全事故。如果工作人员不能及时对故障做好检修分析，找不到故障产生的原因，就会对电气设备造成严重的损害，也会给企业带来巨额损失。在电气自动化控制中，要进一步加强对设备使用、设备故障等多方面的自动化、智能化的检测，实现智能处理故障、智能化定位故障，用机器人技术会逐步压缩故障诊断的时间，使整个故障诊断更加便捷，更加精准。

4.5 应用于简化自控流程中

电气自动化、智能化的控制技术比较专业，也比较复杂，需要工作人员在操作时严格地根据操作规范要求来使用设备，避免违规操作。机器人技术应用到电气设备的使用环节上，可以及时地去给设备使用人员提醒，而有效避免操作失误产生。另外，智能化的机器人技术可以为各类故障处理提供方法，实现故障自动化处理，确保各类电气设备可以稳步运转，另外机器人技术也可以实现对故障的远程维修处理。

5 结语

近年来，工业机器人技术逐步应用到电力设备生产制造和设备的使用中，可进一步加强对设备操作的控制。另外，机器人技术也可以应用到设备故障的诊断中，实现对故障的精准定位，避免故障影响到设备运转。机器人技术也可以对设备的操控流程做好简化，使各设备使用更加便捷简单，也方便了工作人员，减轻了工作人员的劳动强度和工作量，提高了电气设备运作的自动化智能化水平。