工业自动化生产线中机器人及PLC的集成控制研究

王杨

摘要：随着计算机和电子通信技术的不断发展完善，PLC技术也得到了迅速发展。在工业生产中，PLC技术应用越发广泛，其积极推动了我国工业现代化的发展。基于此，本文就工业自动化生产线中机器人及PLC集成控制展开研究，首先阐述了工业自动化生产线，其次对机器人及PLC集成控制进行设计，希望能够满足工业自动化生产需求，进而促进我国工业自动化发展。

关键词：工业自动化;机器人及PLC;集成控制

中图分类号：TP242

当前，制造业发展逐渐从自动化生产转向智能化与集成化方向发展，在此基础上开展的生产制造工作主要是利用具有数字控制功能的数字化生产设备使工业生产更加高效、安全，大大提高了生產效率。而该生产线主要集成了通信、计算机和自动化等技术进而构成了有机整体，其能够使智能设备在组网中实现信息集成和交互，进而实现综合控制的目的，可以大大提高生产效率和质量。

一、工业自动化生产线

工业自动化生产中，工件加工工序统筹分为四道。工业自动化生产线包括了数控车床、机器人、液压工作站、原料仓、空气压缩机、输送机构等部分[1]。生产时，一台机器负责一道工序，工业机器人能够直接抓取原料仓内的毛坯件，并搬运至数控机床，在通过四道工序加工生产后形成成品，机器人将成品搬运至成品库。四道工序间衔接都是工业机器人和输送机构无缝连接实现的。

二、机器人及PLC集成控制

1.总体框架

工业自动化生产线中，机器人和PLC十分重要，本文针对KUKA机器人和Siemens PLC S7 300进行集成控制系统的设计。当前，工业以太网的传输距离和速率优势明显，其是基于IEEE802.3系列以及TCP/IP分布实时控制通讯网络建立起来的，本研究的通讯渠道采用工业以太网，KUKA机器人和PLC利用工业以太网组网，上一层交换机构成全部链路，最终在PC机上集成所有数据信息，如图1所示，其为集成控制系统总体框架[2]。该通讯回路中加入了冗余交换机，其可以提高系统通讯网络控制可靠性。

对于工业机器人而言，通讯系统十分重要，本研究采用的KUKA工业机器人包括以下三部分，其通讯系统分为两级，一级为网络通讯技术形成的PC和机器人控制器通讯，另一级为工业现场总线通讯技术形成的机器人控制器与外围设备通讯。本研究主要采用工业以太网通讯方式。

本研究采用的是S7-300 PLC，中央处理器是紧凑型CPU314C-2 DP，硬件结构如图1所示，工作方式为循环扫描。

2.软件开发

在Windows系统基础上采用C#语言、VS2015编程软件开发了该软件，其包括两部分，分别为应用程序与客户端，其中，应用程序主要针对的是KUKA机器人所开发的，后者是采用OPC DA技术对通用OPC服务器进行的开发，其连接着多个OPC服务器[3]。KUKA应用程序和OPC客户端间实现了数据信息、资源交互共享。

KUKA应用程序包括通讯、IO信号、机械单元、程序等部分，其中，通讯模块用来连接机器人控制器，IO信号能够对机器人中的信号进行读取，机械单元则能够对机器人工作状态信息进行读取，程序读取能读取机器人内部RAPID程序、远程加载以及调用等。KUKA通讯模块能够让PC机和KUKA机器人控制器实现通讯连接，IO信号获取是在PC机上获得机器人控制器连接的全部外部IO信号，机械单元是获取并实时显示机器人本体各轴转动角度、末端坐标、操作模式等信息，程序模块通过读取程序来实现控制[4]。

OPC客户端是基于OL/EDCOM技术为基础，为了能够使生产线的智能单元和用户应用程序处于不同的网络节点部位，实行的是分布式的网络数据收集方式。该服务器能够实现数据源之间的通信，且接口也能够将从生产线设备上所读取的信息及时输送到客户端中，OPC接口能够用OPC客户应用程序和OPC服务器互访，获取设备实时和历史信息。

OPC客户端与服务器之间的通信方式包括同步、异步、数据订阅，其在开发时数据读取采用订阅方式。客户端的开发过程中，其核心功能就是网络连接功能，可以寻找目标PC机内的全部OPC服务器能够与目标服务之间形成通信，显示和目标OPC服务器与全部PLC数据项对象绑定，开发时，程序会自动获取计算机基本信息，若是远程计算机则要将目标IP手动输入其中，按照IP对PC机内的OPC服务器进行扫描，若是发现则在服务器下拉列表中显示出来，若没有则会弹出报错串口。选中服务器连接，连接成功也会显示出来，没有显示则需要继续尝试，在出现退出指令时，程序会释放已经连接的OPC数据项对象自愿，再释放OPC组资源，之后接连释放OPC服务器资源并将连接断开，整个运行结束时就是程序结束[5]。

三、结语：

综上所述，PLC技术优势较多，其在工业机器人控制系统中的应用可以使工业生产线自动化水平提高。在PLC控制下，工业机器人需要确定工业自动化生产向功能以及作用，并与生产线工序结合起来合理设计系统结构和PLC集成控制系统，进而提高作业精度以及效率，为工业自动化、数字化以及现代化等发展起到积极的推动作用。未来，机械制造自动化水平会逐渐朝向智能化、集成化、网络化以及模块化等方向发展，其可以大大提高生产效率和产品质量，为工业制造行业的转型升级提供保障。

参考文献：

[1]郑魁敬，廉磊，郝任义.工业生产线集成控制与虚拟调试研究[J].制造技术与机床，2019，681（03）：137-144.

[2]丁姝慧.基于PLC的汽车焊接机器人控制研究[J].现代信息科技，2019（12）：157-158.

[3]杨建中.工业机器人系统的PLC控制技术设计与研究[J].数码设计.CGWORLD，2019，008（018）：P.21-22.

[4]牛丽.工业机器人系统的PLC控制技术研究与设计[J].科技风，2020（10）：17-17.

[5]郑子涛，徐燕然，车金康，等.冲压自动化生产线中工业机器人的应用研究[J].汽车博览，2019，000（002）：41.

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