PLC技术在工业机器人控制系统中的应用分析

谢超艺 常德职业技术学院

引言：PLC即可编程控制器，是在传统的顺序控制器的基础上，引入微电子技术、计算机技术、自动控制技术、和通信技术而形成的一代新型工业控制装置。该控制器由计算机完成程序的编写，然后输入到控制器中，控制器执行逻辑程序，判断生产步骤的准确性。在该项技术控制下的工业机器人具有一定的“思考能力”。可以不断重复一段程序，在自控装置的辅助下可以简单完成一些生产操作，未来该项技术可能会渗透到更多的领域。

1.PLC控制技术的显著优点

PLC是通过计算机编程实现其相应的功能的，其编程过程简单，可随时进行变换，因此体现出PLC超强的环境适应能力，以及灵活多变的特点。随着编程语言的多样化，机器人中的电路需要进行少量的变更，而PLC控制系统并不会阻碍其它程序的正常运转。机械设备进行自动化生产的动力来源是电能，将PLC技术运用到其中，可提升电力传输系统排除外界电网干扰的能力，从而使得工作过程更加稳定。

原来工厂的自动化生产是使用微机来进行编程的，汇编语言的学习难度很大，编程过程若出现细微的差错，机械设备在执行上就会出现很大偏差。PLC编程的出现很好地解决了这一问题。使用梯图形语言进行编程，技术人员只需进行简单的学习即可掌握；控制构件的体积很小，在很小的电路板上就完成整个电路的集成，对机电一体化的实现有很大的促进作用，集成化程度高。不仅能实现计算、定时等功能，借助相关的硬件还能实现各种各样的控制过程。

2.PLC控制系统的特征和分类

2.1 突出特征及相关要求

工业机器人准确完成整个工作过程，依靠的是控制系统的精确控制，而PLC技术直接影响着控制系统的工作效率。优秀的控制系统能够保证机器人的执行机构，可以按照既定的轨迹进行运动，在程序不更换的情况下长时间保持这一运动状态。为保证机器人工作过程的稳定，控制系统需要在速度、定点等方面进行合理控制。下面对两种主要的控制方式进行介绍，并对其基本要求进行阐述。

PTP控制，该种控制方法可以实现对某点位置的精确定位，并在相应的点上进行操作。为保证定位的准确性，需要将执行器的位姿进行严格控制。若位姿得不到保证，机器人的工作质量可能会很低。该控制方式的优势在于不用考虑作业过程中的运动轨迹，只要找准点完成相应的工作即可，对点坐标的确定是电位控制的难点。

CP控制，该方法可以实现对运动轨迹的控制，忽略对点的定位。若想执行器按照设计的轨迹进行运动，需要保证机器人能够进行连续动作。即身体各个关节串联起来，没有停顿的完成一系列动作。与点位控制相比，CP控制难度很大，需要同时兼顾多个关节的运动，在必要的时候还要进行插补运算。

2.2 分类概述

控制系统的分类可从其原理、结构等方面进行划分，最终将其划分为两类：非伺服控制和伺服控制。前者机器人工作之前提前将程序编好，按下启动按钮之后，系统中的各驱动元件相互配合，共同完成动作的执行，在执行各项操作的过程信号不会反馈给计算机终端。此种控制系统适合用在作业流程比较固定、简单、且对精度要求较低的场合。后者需要对机器人的作业过程进行实时监测，将检测到的速度、加速等参数的动态变化传回数据终端。在计算机的分析和处理下，对作业过程中出现的问题进行调整，该系统灵活性较强，适用于执行比较复杂的动作，精密仪器的制造中伺服系统的运用十分广泛。

3.PLC技术在工业机器人控制系统中的应用

随着科学技术的不断发展，工业机器人在工厂的生产制造中得到广泛使用，不仅提高了生产的效率，还有效减少了在生产过程中出现错误的频率。传统生产过程中，人工难以完成的操作，机器人都能轻松完成，由此可见机器人在工业生产中的重要地位。下面具体介绍PLC技术在工业机器人控制系统中发挥的重要作用。

3.1 保证作业过程独立进行

该项技术对运控原理的把控比较精准，机器人可在程序的指导下独立完成各项作业。控制系统中，轴的运转都是独立进行的，通过不同大小的齿轮啮合在一起，实现力的传递。技术人员只需记住不同颜色的按钮代表的控制动作即可。只要按下按钮，控制系统在PLC技术的协调下就能有条不紊的进行各类作业。工业机器人的运转方式分为三种，及直线运动、旋转运动和垂直运动。要想实现三种动作的协调配合，需要对伺服电机和驱动器的规格、数量进行合理选择，下面是电机的各项参数表，仅供参考。

表一 电机参数表

3.2 辅助计算机进行运动编程

在对运动进行编程前，需对其工作原理进行了解，再进行相应的编程工作。首先，升降臂负责上下运动过程，其运动过程是由丝杆负责的，丝杆的速度由减速器控制，电机为整个运动提供动力。在利用PLC技术进行编程时，将传动比、螺距按照标准进行设置，电机发生的是旋转运动，其MAM指令通过以下公式完成编程：

n1—升降臂运动转速

pz—功率

其次，对大臂运动进行辅助编程，其工作原理和升降臂类似。需要对传动比进行设定，还要对转速严格控制，转速编程需要借助以下

公式来进行计算：

n2—大臂运动转速

θ·—转角

最后是对小臂的运动过程进行编程。在此运动中不仅需要电机、减速机，还需要皮带辅助完成传动。通过对升降臂、大臂和小臂的编程，再加上一定的协调工作，就能很好地控制机器人完成各类动作。在三者编程时，都需要用到MAM指令，若想机器人的各个关节能够同时协调运动，需要对MAM指令的速度进行调整。电机的运转保持一致，系统对各臂的控制动作就不会出现时间差，从外部表现看机器人可以顺畅地完成指定动作。

此外，为保证周在传递力时的一致性，伺服系统也需要进行适当的增益操作。总之PLC就是一种可灵活操作的逻辑控制器，通过编程实现地机器人动作的定点、定位控制，多个硬件单元共同指导机器人完成一系列的连续性动作。PLC技术的有效使用是离不开代码的编写的，为保证机器人动作的准确性和灵活性，代码编写完成后需要进行测试，测试通过才能进行相应的控制作业。

4.结束语

本文对PLC技术在工业机器人中的应用进行了具体介绍，从文中可看出其在工业机器人控制系统中发挥着重要作用。该项技术的出现打破了传统的工业生产模式，加速工业生产的发展。机器人的使用可以实现产品生产的自动化，生产过程中的错误率不断减少，为企业带来可观的利润。PLC技术在控制系统中的各项应用技术已经趋于完善，也将会在其它系统中应用。