安磊

摘要：PLC技术的稳定性和可靠性优势非常明显，在应用过程中也融入了许多先进和完善的思想，推动了PLC技术的创新和进步。PLC技术仍在向前发展，其性能更加完善，能够充分发挥自身优势，要求相关部门采取有效措施不断优化系统设计，使工业机器人自动化控制得到长期的进步。

关键词：PLC机器人;电气控制系统;设计分析研究

1 PLC简介

PLC是可编程控制器的英文缩写，是一种可以通过用户编程实现对电气系统进行控制的自动化控制单元，它可以实现工业生产过程的自动化控制。近年来，PLC技术的标准化程度越来越高，使其对各种工业生产控制领域具有良好的适应性，得到了广泛的应用。但一般来说，应用于各个领域的PLC控制器大致由相同的结构组成，即存储器、CPU、输入输出接口电路、功能模块和通信模块。当PLC进入工作状态时，其运行机构主要由三个环节组成。一是通过PLC实现控制现场各种信息数据的采集。其次，根据收集到的信息，通过执行用户预先编写的程序来生成控制指令。三是实现生成的控制指令的输出。PLC的整个运行过程就是重复上述三个环节的过程，我们将连续完成这三个环节称为PLC扫描周期。

2基于PLC的电气控制技术特点分析

如操作方式，基于PLC的电气控制可分为手动操作和自动操作两类。其中，自动操作是基于PLC的电气自动化技术，它具体指的是控制设备按照预设的周期进行连续、不间断的控制。

2.1不同的应用场合，PLC的选择也会有所不同

基于PLC电气控制技术的核心是可编程控制芯片，因此实际应用情况不同，所选用的芯片类型和特点也会有所不同。但总的来说，无论是那种工业电气控制系统，所选用的PLC芯片一般都应该具有体积小、质量轻、功耗低等特点，选择人员往往会选择那些运行速度快、存储容量大的PLC产品。

2.2该程序易于编译，适用性强

近年来，随着PLC技术及其产品的标准化和通用化，PLC在各种工业电气系统中得到了广泛的应用。程序员可以方便地使用PLC编程环境进行编程操作，编程语言的模块化水平和移植能力也在不断提高，使程序员可以使用自己熟悉的编程语言和操作指令。同时，使用PLC产品已经不用额外增加线路来连接其他设备，也可以通过PLC程序指令来执行按需延时和灵活的时间，促进了PLC在工业生产中的应用，同时也使后期的维护工作变得更容易。

3机器人电气控制系统设计及应用

3.1机器人硬件控制系统设计

对控制器可靠性和配件功能进行考量，比如将西门子S7-400当作主控制器，电源模块使用S7-400中的标准模块。通过太网模块采用CP443标准模块应用在生产线PLC主站和从站之间，并利用现场总线完成数据通信。将线首主控制柜作为例子来对机器人的电气回路设计展开研究。此控制柜的主要作用是完成主线PLC和从站PLC以及安全PLC的通信。主控制柜电路设计包括：生产线动力配电、线首PLC配置、Pilz安全PLC从站配置等。第一，生产线动力配电中具备着380V总电源接线、24V直流电源接线、UPS配电以及控制箱配电等等。第二，关于照明以及插座系统配电是电源供应于线首主控制柜的照明系统，其左边对控制柜照明系统进行电源的供应，其右边对控制柜内插座进行电源的供应。第三，线首主控制柜中的PLC配置是對自动冲压线主线进行控制，即为工控机接线、以太网交换机接线等等。安全PLC配置的作用是对PSS控制器和Universal从站加以合理的配置，PSS控制器和PLC从站利用ProfiBus总线实现彼此连接，其与Universal从站模块利用SafetyBus总线实现连接。

3.2 PLC控制软件设计

机器人控制软件采取西门子配套编程软件Step7进行开发，需达成以下功能：第一，达成现场电气设备组态，对模块地址以及设置相关参数进行合理分配。第二，完成通信模块的硬件组态，对其协议特性进行明确。第三，运行维护、故障诊断、文档整理、性能测试。首先，对电子设备数据库中文件进行及时更新。对于现场总线，需要符合即插即用的标准，利用电子数据库文件展开描述，对电子设备数据库文件进行合理配置，有效应用组态软件，把各种电气设备纳入相同系统中，与此同时，对于标准库中不存在的设备，还要增加有关配置文件。其次，为让各个从站设备利用总线以及生产线PLC主站实现通信，必须对自动冲压系统不同工作站的地址进行合理分配。针对某电气设备来讲，为了使压机部分能够降低总线负荷，运用DP耦合器和主站完成通信，机器人是利用DSQC667模块和PLC实现通信。

3.3机器人集中操控系统

机器人中的集中控制系统就是采用一套计算机来集中控制工业生产，该系统构造简单，且应用成本不高，操作起来也比较容易，采用工业机器人对集中控制的各项功能进行操作，包含多种控制卡、标准的串口、PCI插槽，存在着明显的开放性。通过集中控制系统能够更好地收集数据并进行研究，使总体性能更加协调。值得关注的是，其也有不完善，例如其出现问题会造成大范围的影响，并且缺乏灵活性。

3.4机器人分散控制系统

将核心控制系统划分成模块再进行分析，并对各个模块分配控制任务，通过总系统完成分工，使子系统相互间能够有效协调，进而达到控制目标。对于分散控制系统来讲，子系统本身的控制器包含不同的机械设备以及控制对象，针对信息数据主要依托于网络技术，因此其具备良好的拓展性。

结论

PLC电控系统设计的机器人装置改变了以往繁琐的布线过程，它简化了布线，不仅节省了空间，还降低了装置发生故障的可能性，设备运行更稳定，后期维护更方便，大大提高了劳动生产率，使每一个动作之间都能自由转换，可满足各种生产需要。

参考文献

[1]韩桂荣.基于工业机器人和PLC的多垛型全自动码垛搬运系统研究[D].武汉工程大学，2017.

[2]冯自涛.喷漆工业机器人控制系统的研究与设计[D].武汉理工大学，2013.