PLC在機器人噴涂生產(chǎn)線控制中的應(yīng)用

王青

（德州職業(yè)技術(shù)學院 山東省德州市 253000）

機器人噴涂生產(chǎn)線中采用PLC可編程控制器，具有組態(tài)靈活性、抗干擾的特點，體積很小，應(yīng)用的優(yōu)勢較多，因此在噴涂生產(chǎn)的過程中，應(yīng)重點關(guān)注PLC 在機器人噴涂生產(chǎn)線中的應(yīng)用，按照系統(tǒng)組成部分與控制原理，合理進行系統(tǒng)的設(shè)計與構(gòu)建，充分發(fā)揮PLC技術(shù)的優(yōu)勢和價值，達到良好的噴涂生產(chǎn)目的。

1 PLC在機器人噴涂生產(chǎn)線控制中的組成部分與原理

1.1 組成部分分析

按照具體的工藝標準，相關(guān)系統(tǒng)的組成部分主要為：輸入供給涂料的相關(guān)系統(tǒng)，其中包括泵體設(shè)備、涂料罐設(shè)備、涂料主管路循環(huán)回路的部分、有著自動噴槍的供漿設(shè)備，同時其中還有自動化的定量控制還有調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。除此之外，周圍還存在旋轉(zhuǎn)工作臺部分、線性的物料輸送部分等等，其中的旋轉(zhuǎn)工作臺，屬于機器人生產(chǎn)線中非常主要的機械設(shè)備，可以分成轉(zhuǎn)動部分、用來進行毛坯傳輸?shù)牟糠?、夾緊定位的部分，在工作臺實際運行的過程中，可以準確進行旋轉(zhuǎn)角度的控制、速度的控制，這個部分中含有交流伺服、數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)，在設(shè)置伺服系統(tǒng)的過程中，其中應(yīng)該具有位置控制模式和速度控制模式，通過計算機技術(shù)合理切換控制模式，并且進行相關(guān)位置指令脈沖串的合理輸出處理。在此期間使用電磁鐵將能夠更好的進行毛坯傳輸處理、夾緊定位處理的設(shè)備固定在旋轉(zhuǎn)工作臺中。與此同時，還有線性物料輸送的相關(guān)系統(tǒng)，主要就是上料部分與下料部分，并且在旋轉(zhuǎn)工作臺的左右區(qū)域設(shè)置幾個工位，當做是臨時性進行物料存儲的工位，設(shè)置光電開關(guān)便于進行坯料到達情況的檢測。在整個系統(tǒng)中的輸送部分，存在手動操作與自動操作兩種形式，可以實時性的進行切換處理[1]。

1.2 具體的控制原理分析

系統(tǒng)在噴涂生產(chǎn)的過程中，主要利用PLC 進行毛坯輸送方面的控制，利用計算機技術(shù)實現(xiàn)機器人、轉(zhuǎn)臺的有效控制目的，相互之間進行數(shù)據(jù)信息的傳輸，確保噴涂生產(chǎn)線的良好運行，如圖1 所示，PLC 在機器人噴涂生產(chǎn)線中的應(yīng)用，有著相互控制的作用，通過系統(tǒng)的良好控制可以保證生產(chǎn)工作質(zhì)量和效益。

2 PLC在機器人噴涂生產(chǎn)線中的應(yīng)用措施

2.1 合理進行硬件部分與軟件部分的設(shè)計

在設(shè)計相關(guān)硬件部分和軟件部分的過程中，應(yīng)按照機器人噴涂生產(chǎn)線的實際情況，合理使用PLC 技術(shù)，保證有關(guān)生產(chǎn)線工作的良好開展。

對于PLC 來講，應(yīng)該選擇FX2n 相關(guān)系列的高級模塊，具有較高的運行速度，功能也非常良好，同時還可以更好的進行邏輯選件、定位控制。由于FX2n 屬于多路輸入和輸出的多重應(yīng)用方案，為了確保更好的應(yīng)用在機器人噴涂生產(chǎn)線中，可以應(yīng)用48 模型，保證整體生產(chǎn)線的良好控制、PLC 技術(shù)的高效化應(yīng)用。與此同時，在選用I/O 的過程中，還應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)，如表1 所示，確保整體I/O 的合理設(shè)計。

圖1：PLC 技術(shù)在機器人生產(chǎn)線中的應(yīng)用原理

圖2：相關(guān)的通訊模式

2.1.2 合理設(shè)計PLC 和計算機通訊的系統(tǒng)

為確保PLC 和計算機良好的通信，應(yīng)該設(shè)計相關(guān)的系統(tǒng)：

（1）設(shè)計通訊連接的系統(tǒng)。有關(guān)的計算機、PLC 相互集成的過程中，最為關(guān)鍵的就是信息傳遞和傳輸，通常情況下，上機位部分、下機位部分相互的信息傳遞形式很多，例如：網(wǎng)絡(luò)形式、RS232 形式等等，而在機器人噴涂生產(chǎn)線方面，一般情況下PLC 和相關(guān)的計算機之間的距離很近，所以可以利用RS232 的形式進行通訊，如圖2 所示，為具體的硬件相互連接的形式[2]。與此同時，在設(shè)計通訊連接系統(tǒng)的過程中，PLC 的部分還應(yīng)該合理設(shè)計串行通訊的模塊部分，也就是通過相關(guān)模塊支持RS232 的信息交換，保證相互之間能夠更好的進行信息的互換處理，實現(xiàn)相互之間的可靠性、穩(wěn)定性通信的目的，改善通信現(xiàn)狀的同時，保證通信的效果。

（2）合理設(shè)計信息傳遞的系統(tǒng)。在相關(guān)系統(tǒng)中配料進入到噴涂工位之后，應(yīng)該確保PLC 和計算機之間直接進行信息傳遞，為保證信息傳遞效果，可以進行以下的設(shè)計：在噴涂工位的光電開關(guān)接收到有關(guān)配料到達的信號以后，電機設(shè)備停止運轉(zhuǎn)，然后為計算機發(fā)送信號。在計算機接收相關(guān)信號以后，向PLC 系統(tǒng)中發(fā)送信號，然后為有關(guān)的機器人控制器設(shè)備、轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)等發(fā)送相關(guān)的信號。在系統(tǒng)接收到信號以后，電磁鐵架對托盤進行夾緊，開展生產(chǎn)操作工作。

2.1.3 合理設(shè)計軟件部分

在設(shè)計軟件的過程中，應(yīng)該設(shè)定有關(guān)的噴涂完畢、配料到達狀態(tài)控制方面的軟件，保證整體系統(tǒng)都能夠穩(wěn)定、良好的運作[3]。

表1：I/O 的合理選用

2.2 合理采用抗干擾的方式

2.2.1 合理使用高性能的電源

由于在平面阻尼型欠驅(qū)動夾持器連桿間添加了彈簧力，使得該機構(gòu)滿足最小阻尼定律[18]，即沿最小阻尼方向運動時，盡管其自由度數(shù)目大于驅(qū)動數(shù)目，也不會呈現(xiàn)運動狀態(tài)不確定的現(xiàn)象。圖1為典型的二自由度平面阻尼型欠驅(qū)動夾持器，其中：β為EA與水平方向的夾角，γ為桿3和桿5之間的夾角；v為點E到夾持器對稱軸的距離，G為夾持器最大開口范圍。夾持器左右對稱，以右側(cè)結(jié)構(gòu)為例，弱彈簧安裝于驅(qū)動桿1、推動桿2之間，可在運動過程中對鉸鏈B添加阻尼。由于彈簧剛度很小，在建立夾持力模型時弱彈簧力可以忽略不計。

應(yīng)用PLC 技術(shù)和系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該合理使用高性能的電源，在電網(wǎng)中設(shè)置具有一定抗干擾性能的電源，以此來預(yù)防干擾問題。通常情況下，PLC 系統(tǒng)應(yīng)用期間，電源屬于非常重要的部分，電網(wǎng)干擾傳入系統(tǒng)，是通過變壓器、整體系統(tǒng)的電源所帶來干擾，因此，必須要選擇具備一定抗干擾性能的電源，以免出現(xiàn)干擾問題。在選擇電源的過程中，變送器設(shè)備、信號儀表設(shè)備等電源，可以選擇分布電容較小并且抑制性較高的配電器設(shè)備，預(yù)防出現(xiàn)系統(tǒng)干擾的問題，與此同時，為了預(yù)防出現(xiàn)電網(wǎng)饋點中斷的現(xiàn)象，可以利用在線不間斷類型的電源，保證供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

2.2.2 合理進行電纜的敷設(shè)處理

為預(yù)防出現(xiàn)動力電纜敷設(shè)電磁干擾性的問題，在敷設(shè)電纜的過程中可以選擇應(yīng)用銅帶鎧裝屏蔽性的電纜材料，減小動力線生產(chǎn)過程中可能會出現(xiàn)的電磁干擾，同時也可以按照信號的類型，針對性的選用電纜進行傳送，分層性的進行敷設(shè)處理，不可以應(yīng)用同樣一種電纜輸送不同的信號，并且要開展平行敷設(shè)處理工作，以此預(yù)防出現(xiàn)電磁干擾的現(xiàn)象，保證電纜的良好敷設(shè)和應(yīng)用[4]。

2.2.3 著重采用硬件濾波技術(shù)、軟件抗干擾技術(shù)

計算機采集接收信號之前，在信號線方面設(shè)置并接電容，以此預(yù)防出現(xiàn)工模干擾的現(xiàn)象。也可以在信號兩極之間合理設(shè)置濾波器設(shè)備，以此預(yù)防出現(xiàn)差模干擾的現(xiàn)象。對于電磁干擾來講，一般情況下都非常復(fù)雜，要想從根本上消除很難實現(xiàn)，所以，就必須要做好預(yù)防工作，在有關(guān)的系統(tǒng)中合理設(shè)計軟件、進行組態(tài)控制，開展軟件的抗干擾處理工作，在保證系統(tǒng)可靠性的同時，有效規(guī)避相關(guān)的干擾問題。例如：開展數(shù)字濾波方面、工頻方面的整形采樣處理工作，階段性進行參考點電位的校正處理工作，在其中使用動態(tài)零點。也可以借助信息冗余技術(shù)措施，在其中設(shè)計軟件的標志位。除此之外，也可以通過間接跳動的方式，合理設(shè)置軟件陷阱，這樣不僅能夠增強軟件的可靠性，還能增強系統(tǒng)的安全性。

2.2.4 合理進行接地處理

對于接地來講，主要目的就是能夠確保系統(tǒng)的安全性，同時還能夠增強抗干擾性能，因此，在機器人噴涂生產(chǎn)線的具體控制工作中應(yīng)用PLC 技術(shù)，就應(yīng)該合理進行接地處理，正確選擇接地點，在保證安全性的同時預(yù)防出現(xiàn)干擾問題。建議在接地處理的過程中，采用浮地的形式、直接接地的形式、電容接地的形式等，科學化的進行控制，由于PLC 技術(shù)在應(yīng)用的過程中，是高速度運行、低電平控制類型的設(shè)備，所以最好是利用直接接地的方式，在完善接地系統(tǒng)的同時，增強整體結(jié)構(gòu)的運行有效性。

2.3 滿足不同產(chǎn)品類型和噴涂顏色的需求

在機器人噴涂生產(chǎn)線中要想合理應(yīng)用PLC 技術(shù)，就必須要滿足各種產(chǎn)品類型和噴涂顏色方面的需求，靈活性進行生產(chǎn)線的控制，從根本上提升生產(chǎn)質(zhì)量和效果。通常情況下噴涂生產(chǎn)的過程中，產(chǎn)品類型很多，顏色的要求也較多，對于不同產(chǎn)品的噴涂生產(chǎn)、自動化控制，操作較為復(fù)雜，為了保證PLC 技術(shù)在其中的良好應(yīng)用，可以將噴涂數(shù)據(jù)信息分成多個數(shù)據(jù)區(qū)，按照產(chǎn)品類型、顏色等，明確生產(chǎn)線的工序順序，循環(huán)性的進行噴涂操作。在產(chǎn)品運行的過程中，有關(guān)的位置數(shù)據(jù)信息也會隨之發(fā)生改變，如果產(chǎn)品不能及時的到達工位，就可以將相關(guān)的噴涂數(shù)據(jù)信息輸入到產(chǎn)品的存儲區(qū)域之內(nèi)。

2.4 合理進行噴涂數(shù)據(jù)的處理

應(yīng)用PLC 進行機器人噴涂生產(chǎn)線的控制，應(yīng)該重點開展有關(guān)噴涂數(shù)據(jù)的處理工作，完善數(shù)據(jù)信息的處理流程，確保底漆站、面漆站之間數(shù)據(jù)的有效傳輸。首先，應(yīng)該健全具體的數(shù)據(jù)處理程序。要求在機器人噴涂生產(chǎn)線方面，對噴涂數(shù)據(jù)信息進行處理并且發(fā)送，可以在PLC 系統(tǒng)中設(shè)置存儲區(qū)域，在產(chǎn)品經(jīng)過工位的時候，可以通過設(shè)備進行產(chǎn)品噴涂數(shù)據(jù)信息的傳輸，使得數(shù)據(jù)進入到PLC 系統(tǒng)之內(nèi)，在計算處理以后，做出有關(guān)的動作響應(yīng)。與此同時，能夠在各個工位中進行產(chǎn)品信息的實時性顯示，便于開展噴涂控制工作。其次，應(yīng)該創(chuàng)建底漆、面漆方面的數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)，采用雙鏈傳動的形式，在傳輸鏈驅(qū)動及設(shè)備上面設(shè)置編碼器，便于收集產(chǎn)品的底漆數(shù)據(jù)信息、面漆數(shù)據(jù)信息，然后按照具體的情況進行噴涂操作的控制，這樣在數(shù)據(jù)信息合理傳輸和處理的情況下，不僅能夠提升噴涂生產(chǎn)的便利性，還可以預(yù)防出現(xiàn)生產(chǎn)的質(zhì)量問題或是其他問題，以此來確保噴涂生產(chǎn)的效果。

3 結(jié)語

綜上所述，機器人噴涂生產(chǎn)線中應(yīng)用PLC 技術(shù)，應(yīng)結(jié)合具體的技術(shù)原理、系統(tǒng)組成部分，科學開展軟件部分和硬件設(shè)備的設(shè)計工作，合理創(chuàng)建相關(guān)的接地系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)，同時完善數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ?，確保PLC 技術(shù)能夠在機器人噴涂生產(chǎn)線中高質(zhì)量、高效化的應(yīng)用，避免出現(xiàn)噴涂生產(chǎn)質(zhì)量問題或是其他問題，保證生產(chǎn)的高效化水平。