基于PLC的机器人自动控制系统的设计探讨

摘 要 基于PLC的机器人工作过程是以电磁阀部件为控制对象，以气缸方式驱动的一种特殊机器人运行装置。当中，对于PLC可编程序控制器的应用则是极为广泛与深入当中。应用PLC可编程序控制器进行机器人自动控制系统设计的最主要优势在于：编程操作简单、抗干扰性能突出、运行可靠性高、使用方便简单等特点。基于此，本文以基于PLC的机器人自动控制系统为研究对象，分别就机器人自动控制系统硬件、软件设计过程中的主要方法进行了综合分析与研究，希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。

关键词 PLC；机器人；自动控制系统；硬件；软件；设计

中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-033-02

在现代科学技术不断发展的背景之下，工业现场所涉及到的重体力劳动量不断提升。当中部分劳动任务的实现单单依靠人力是很难实现的。而为了良好的完成工业现场的相关生产作业任务，就需要通过对机器人装置的研究与应用来实现。基于PLC的机器人装置主要采取关节式结构，能够实现对人体手臂部分的活动动作加以模拟，在自动控制系统下的预定程序、轨迹、以及要求作用下，实现包括零部件抓取、搬运、以及装配在内的一系列动作。本文针对基于PLC的机器人自动控制系统设计过程中的相关问题做详细分析与说明。

1 基于PLC的机器人自动控制系统硬件设计

基于PLC的机器人装置包括抓取、搬运、以及装配在内的一系列动作均需要在气缸驱动作用之下实现。而电磁阀部件作为控制气缸驱动动作的最主要部件，通过操作开关（以按钮开关或者是定位开关）的方式来实现。换句话来说，基于PLC的机器人装置控制是建立在电磁阀部件与多个行程开关装置相互配合基础之上所实现的，属于特征显著的开关量控制方式。在整个机器人装置结构当中，共设置有两个工作台。在操作过程中，被加工工件自初始位置达到1#工作台，将待操作工件传输至2#工作台，进而再次回到1#工作台，完成对下一工件的操作。如图1所示即为整个机器人装置的工作流程示意图。

图1 机器人装置工作流程示意图

如图1所示，机器人装置自初始位置，手腕向下移动，操作手指夹紧1#工作台上待操作的工件，进而对其进行上行移动。到位之后，机器人手指、手腕在手臂引导下沿右侧轨迹移动，移动至预定位置后再次沿下行轨迹移动，最后控制机器人装置手指放松，并将该工件放置于2#工作台当中。再次回到1#工作台的动作顺序与上述流程相反，进而实现一个完整的工作周期循环。整个机器人自动控制装置的最突出特点在于：能够同时适用于手动型、以及连续型的操作控制方式。当中设计的核心就在于操作PLC完成的输入点/输出点的分配工作。

结合机器人装置的动作要求，控制系统中位置检测信号工作需要借助于限位开关装置来实现，从而确保机器人手臂动作定位的准确性。同时，在机器人手指夹紧待操作工件的过程当中，需要通过设定夹紧力的方式，在实际夹紧力达到预定数值的基础之上才能够开始上行移动。同时，油缸下属液压回路当中增设压力继电器装置，以完成对压力洗脑的检测工作。有关机器人装置的启动/停止分别分配通断按钮进行控制。上限位上升及左右向移位借助于电磁阀部件进行控制。

2 基于PLC的机器人自动控制系统软件设计

建立在PLC可编程序控制器的基础之上，需要兼顾手动、以及自动这两种模式的操作控制方式。以操作程序流程图为依据完成对软件设计程序的编写。此过程当中，考虑到整个机器人自动控制系统的工作流程具有一定的操作顺序特征，因此在程序设计指令的选取方面，应用布进顺序控制指令来实现。具体而言，整个机器人自动控制系统软件设计流程可以做如下概括：

1）在有关机器人程序初始化处理过程当中，基于PLC的机器人装置在上电状态下需要完成一系列的初始化操作动作。其主要目的在于准备后续动作的实施，防止机器人自动控制系统装置因直接投入运行而出现的误动动作。在初始化程序操作指令的编程方面，选取初始状态ISL指令，以此种方式达到简化编程步骤的目的。具体而言，初始化程序操作流程示意图如图2所示。

图2 初始化程序操作流程示意图

2）在有关机器人自动控制系统手动运行模式的设计过程当中，分别控制手动按钮所对应的机器人手指、手臂、手腕动作。手动运行模式主要应用于对机器人装置的维修以及调整过程当中。首先，需要将开关置于手动开关模式当中，通过对手指部件的接通，下降机械手臂，并以同样的方式完成机器人手臂、手腕、手指各项移动、松紧操作。为了保障系统的安全稳定运行，程序设计当中还需要设置必要的联锁保护。

3）在有关机器人自动控制系统自动运行模式的设计过程当中，需要以机器人装置的基本工作过程为依据，确定各相关动作相互之间的对应关系。当机器人装置处于初始状态，并检测到工作台存在待处理工件的情况下，展开自动控制动作。

3 结束语

建立在PLC可编程序控制器基础之上所设计的机器人自动控制系统最为突出的优势在于：对传统意义上繁琐且复杂的硬件系统接线线路加以了简化，省略了大量接线空间，从而使得机器人自动化控制过程中的柔性特征、以及可拓展性特征表现更加显著。同时，常规意义上的继电器控制电路模式被基于PLC的自动控制模式所替代，由此大大提高了整个机器人自动控制系统的动作可靠性、抗干扰性、易维护性。总而言之，本文就基于PLC的机器人自动控制系统设计过程中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，望能够引起各方关注与重视。

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