[摘要]在现代科学技术不断发展的背景下，工业现场所涉及的繁重体力劳动也在不断改善。仅仅依靠人力很难实现其中的一些任务。工厂要想在工业现场很好的完成相关的生产任务，需要通过机器人装置的研究和应用来实现。基于PLC的机器人装置主要采用关节式结构，能够模拟人手臂的运动，在自动控制系统下，在设定的程序、轨迹和要求的作用下，实现包括零件抓取、搬运和装配在内的一系列动作。本文对基于PLC的机器人自动控制系统设计中的相关问题进行了详细的分析和说明。
[关键词]PLC；工业机器人；自动化
中国图书馆分类号文献识别码:A号。:1009-914X(2016年)
介绍
目前，工业机器人已经广泛应用于机械制造业，代替人完成大规模、高质量的工作。工业机器人多用于自动站，程序的启动和运行由外围设备控制。本文主要介绍了如何利用。
1.基于PLC控制的工业机器人系统综述
目前，PLC控制技术、工业机器人技术和CAD技术已经成为工业自动化领域最关键的技术。这些技术的不断完善和发展，为现代工业自动化领域的形成提供了巨大的帮助。近年来，随着科学技术的不断发展，基于PLC控制的工业机器人系统的研究进入了关键阶段，基于PLC控制的工业机器人系统在生产中的应用已经成为现实。由于基于PLC控制的工业机器人系统可以在工业生产中发挥重要作用， 基于PLC控制的工业机器人系统在工业生产中的应用水平已经成为衡量工业自动化领域发展水平的关键因素之一。基于PLC控制的工业机器人系统可以使工业机器人在PLC系统的控制下自动完成工业生产过程中的多功能任务。此外，基于PLC控制的工业机器人系统还能成功克服一系列工业生产工作，有效实现机电一体化生产。
二、基于PLC控制的工业机器人系统的控制特点
基于PLC控制的工业机器人系统在应用中具有许多优良的特性，主要体现在以下三个方面:一是PLC编码控制器具有很强的控制性能，可以快速向工业机器人系统发送指令，在控制工业机器人系统的过程中，可以通过联网技术的应用实现工业机器人系统的各种操作指令；其次，PLC编码控制器具有可靠性强的特点，由于PLC编码控制器进行了相应的编码加密处理，形成了PLC编码控制器较强的抗干扰能力，使得基于PLC控制的工业机器人系统在运行过程中能够稳定地进行工业生产；最后，PLC编码控制器具有应用范围广的特点。目前， 基于PLC控制的工业机器人系统可以广泛应用于各个领域，体现了其应用范围的广泛性。
第三，基于PLC的工业机器人自动控制系统设计。
1.底部控制器的选择
作为控制系统的核心，底层控制器的选择对整个系统至关重要，其性能直接影响到控制系统的可靠性、数据处理速度、数据采集的实时性等。移动机器人运行环境恶劣，干扰源多，对运动控制器的实时性和可靠性要求很高。因此，选择一个稳定可靠的运动控制器非常重要，它既要满足系统要求，又要具有良好的可扩展性和兼容性。
考虑到实验环境和可扩展性，选择PLC作为适合本系统的底层运动控制器。它使用可编程存储器来存储用于执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算的指令，并通过数字和模拟输入和输出来控制各种类型的机器或生产过程。
2.电气系统设计
在选择了轮式全方位移动机器人控制系统的硬件后，根据移动机器人的硬件组成设计了电气系统。移动机器人的电气系统主要包括三部分:主电路、伺服驱动系统电路和PLC控制系统电路。
移动机器人控制系统的主电路由PLC和继电器控制。控制原理如下:继电器由线圈和辅助触点组成。当线圈通电时，其对应的常开触点闭合，常闭触点断开。在控制电路中，继电器线圈的电压为24V，继电器线圈的一端接PLC的数字输出，另一端接地。PLC的数字输出电压为24V。通过控制PLC的数字输出，使继电器线圈通断，继电器触点控制的元件就会通断。
3、I/O配置部分设计
I/O配置部分包括I/O刷新周期(一般为4ms)和I/O数据图像区大小信息，通过软PLC编程系统的工程配置模块进行可视化配置，满足不同机器人应用对I/O设备的不同要求。长度固定为16字节，包括I/O刷新周期、本地数字输入LDI()信元的数量、本地数字输出LDO()信元的数量、本地模拟输入LAI()信元的数量、本地模拟输出LAO()信元的数量、远程数字输入RDI()信元的数量、远程数字输出RDO()信元的数量、远程模拟输入RAI()信元的数量以及远程模拟输入的数量。
4、PLC程序设计
在底层控制器中，利用编程软件STEP 7 V12的PTO运动控制指令和位置控制方式控制四个转向伺服电机，从而控制四个车轮的转向角度。此外，扩展模拟输出模块的输出电压用于控制四个车轮电机驱动机器人移动。排除硬件因素，节目的好坏直接决定了运动成绩的高低。
所以编程是整个设计中最重要的环节之一。在实现所需功能的前提下，程序要尽量简洁，这就要求在绘制流程图和顺序功能图时思路清晰。
PLC的编程语言有梯形图LD、功能框图FBD和顺序功能图SFC、指令表IL和结构文本st..梯形图是最常见的PLC图形编辑语言，由传统的继电器控制系统原理图演变而来，继承了继电器控制系统的电路图和逻辑关系，直观明了。
在设计PLC程序时，应遵循以下一般要求:
(I)完全满足受控对象的控制功能要求；
(2)尽量使控制系统简单、经济、安全、可靠；
(3)控制系统中留有一定余量，便于后续调整和扩展。
此外，一般PLC编程需要包括以下内容:
(1)初始化程序。PLC上电后，一般需要进行初始化操作步骤，为系统启动做必要的准备，避免系统的非常规动作。
(2)检测和故障诊断程序。这些与系统安全相关的程序相对独立，一般在PLC编程基本完成时添加。
(3)保护和联锁程序。保护和联锁是程序中不可缺少的部分，可以避免非正常操作引起的控制逻辑混乱。
5.运行监控人机界面。
系统运行时，可以通过串口终端在上位机查看系统的运行状态。此外，在目标板上实现了简单的运行监控人机界面，以更友好的方式控制系统运行和显示运行状态，方便测试。
运行监控的人机界面包括四个区域:文件管理、控制面板、消息框和运行状态显示。文件管理区显示所有要测试的软PLC目标文件；控制面板用于控制系统操作，包括目标文件加载、启动、暂停、继续和停止。消息框用于显示系统运行时的简化信息。如果要查看软PLC虚拟机的详细运行信息，需要通过串口在上位机查看。运行状态显示区可以显示I/O和伺服状态信息，并根据目标文件中的配置节信息显示正确数量的I/O或伺服轴运行状态信息。
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基于PLC可编程控制器的机器人自动控制系统最突出的优点是简化了传统复杂硬件系统的布线，省去了大量的布线空间，从而使机器人自动控制过程的灵活性和扩展性更加明显。同时，基于PLC的自动控制方式取代了传统的继电器控制电路方式，大大提高了工厂整个机器人自动控制系统的动作可靠性、抗干扰性和易维护性。
参考
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