第5章 工业机器人PLC控制
PLC在工业机器人控制中的设计应用
PLC在工业机器人控制中的设计应用随着工业自动化技术的不断发展，工业机器人在生产制造领域中扮演着愈发重要的角色。
而作为工业自动化系统的关键组成部分之一，可编程逻辑控制器（PLC）在工业机器人控制中也发挥着不可替代的作用。
PLC通过其灵活可靠的控制能力，为工业机器人的运行提供了强大的保障，使得生产制造过程更加高效、精准，同时也提高了机器人的安全性和稳定性。
本文将着重探讨PLC在工业机器人控制中的设计应用，探讨其在工业机器人控制领域的重要性和作用。
一、PLC在工业机器人控制中的基本原理1. PLC的工作原理PLC是一种用于工业控制系统的数字计算机，其主要功能是根据预设的程序对输入的信号进行处理，然后输出相应的控制信号，以控制机器设备的运行。
PLC通过其自身的程序运行逻辑和存储能力来实现对设备和系统的自动控制，其操作方式简单灵活，运行稳定可靠。
PLC的工作原理是基于输入、输出和中央处理器三者之间的关系，当接收到输入信号时，PLC通过程序运算生成对应的输出信号，从而实现对设备的控制。
工业机器人是一种用于代替人工进行生产制造的自动化设备，其控制原理是借助先进的控制系统，通过程序控制精确地执行各种任务。
工业机器人通常由机械结构、控制系统、传感器和执行机构等部分组成，其中控制系统起着至关重要的作用。
控制系统通过传感器感知环境信号，然后根据预设的控制程序生成相应的控制信号，驱动执行机构完成各种动作任务。
工业机器人的控制系统要求具有高速、高精度和高可靠性，以满足各种复杂的生产制造需求。
1. 灵活多样的控制方式2. 高精度的动作控制3. 多功能的安全保护4. 高效稳定的通信接口PLC的设计应用不仅体现在其对机器人动作的控制上，还体现在其与其他设备的高效稳定的通信接口上。
工业机器人通常需要与各种传感器、执行机构、监控设备等各种设备进行数据交换和协作控制。
PLC作为中央控制设备，可以通过其丰富的通信接口，实现与各种设备的高效稳定的数据通信。
基于PLC控制的工业机器人系统设计与实现
03
工业机器人系统设计
工业机器人系统需求分析
01
02
03
任务需求
明确工业机器人需要完成 的任务，如物料搬运、装 配、焊接等。
性能需求
确定工业机器人的运动性 能指标，如速度、加速度 、定位精度等。
可靠性需求
确保工业机器人在长时间 运行中保持稳定性和耐久 性。
工业机器人机械结构设计
机构类型选择
根据应用场景选择合适的机构类型，如关节型、串联型等。
控制系统性能测试
控制信号稳定性测试
通过在控制系统中添加反馈环节，监测控制信号的稳定性和抗干扰能力。
控制算法性能测试
针对控制系统中使用的算法，进行功能验证和性能测试，包括逻辑运算、数值计算等。
06
结论与展望
研究成果总结
系统设计
算法优化
成功构建了一个基于PLC控制的工业机器人 系统，实现了对机器人运动轨迹、速度、加 速度等参数的精确控制。
的数据交换和控制指令的发送。
05
系统测试与性能评估
系统测试方案与实施
测试计划制定
根据系统功能需求，制定详细的测 试计划，包括测试目标、测试内容 、测试方法等。
测试环境搭建
根据测试计划，搭建相应的测试环 境，包括机器人、PLC控制系统、 传感器等。
测试数据采集
通过测试程序，采集系统在各种工 况下的运行数据，如机器人运动轨 迹、控制信号等。
通过改进传统的运动控制算法，提高了机器 人的运动性能和稳定性，减少了运动轨迹的 误差。
实时监控
实验验证
系统具备实时监控功能，可以在线检测机器 人的运动状态和位置信息，及时发现并处理 异常情况。
经过多次实验验证，系统在各种条件下均表 现出良好的稳定性和可靠性，达到了预期的 设计目标。
PLC控制下工业机器人系统操作实现
PLC控制下工业机器人系统操作实现PLC是一种用于自动化控制系统的专用计算机，能够根据预设的程序进行逻辑运算和控制输出。
在工业机器人系统中，PLC可以实现对机器人动作、传感器信号、电机控制等方面的控制，从而实现智能化的生产制造。
下面我们将详细介绍PLC控制下工业机器人系统操作的实现过程。
一、PLC控制系统的组成工业机器人系统的PLC控制系统通常由输入/输出模块、中央处理器、编程终端、通信模块等组成。
输入/输出模块负责接收外部传感器、执行器等设备的信号，并将其转化为数字信号输入到中央处理器中进行处理；中央处理器是PLC系统的核心部件，负责根据预设的程序进行逻辑运算和控制输出；编程终端可以用于编写、修改和下载PLC程序；通信模块用于与其他设备进行数据交换，实现工业机器人系统与其他设备的联动控制。
1. 编写PLC程序实现工业机器人系统操作的第一步是编写PLC程序。
在编写PLC程序时，首先需要根据工业机器人系统的实际需求进行逻辑分析，确定需要实现的功能和动作；然后，根据功能和动作的需求，编写相应的PLC程序，包括信号采集、逻辑判断、输出控制等部分；通过编程终端将编写好的PLC程序下载到PLC系统中，实现对工业机器人系统的控制。
2. 添加输入/输出设备在PLC控制下工业机器人系统操作的实现过程中，需要将各种传感器、执行器等设备与PLC系统进行连接。
需要将传感器、执行器等设备的信号接入到PLC输入/输出模块中，使其可以被PLC系统所识别；然后，通过编程终端对PLC系统进行相应的配置，实现对这些设备的控制和监控。
3. 调试和联动控制在添加输入/输出设备后，需要对整个工业机器人系统进行调试和联动控制。
在调试过程中，可以通过编程终端对PLC程序进行修改和优化，保证工业机器人系统能够按照预期的方式进行操作；在联动控制过程中，可以通过通信模块实现工业机器人系统与其他设备的数据交换，实现整个生产线的高效运行。
4. 实现智能化控制通过PLC控制，工业机器人系统可以实现智能化控制，根据预设的程序自动完成各种复杂的动作和任务。
PLC控制下工业机器人系统操作实现
PLC控制下工业机器人系统操作实现PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用于工业自动化领域的控制设备，它能够根据预先设定的程序自动控制机器和设备的运行。
而工业机器人则是一种能够代替人工完成一系列生产操作的机械臂设备。
将PLC与工业机器人相结合，可以实现人机协作、自动化生产的目标。
本文将探讨PLC控制下工业机器人系统操作的实现方法。
PLC控制下工业机器人系统一般由PLC控制器、运动控制卡、工业机器人和传感器等多个部件组成。
PLC控制器作为系统的大脑，负责接收和处理传感器及人机界面的信号，根据预设的程序自动控制机器人的运行，同时与运动控制卡进行数据通信，实现对机器人的精确控制。
运动控制卡则是连接PLC和工业机器人之间的关键部件，负责将PLC控制器发送的指令翻译成机器人能够理解的运动信号，控制机器人的运动轨迹和姿态。
而工业机器人则根据运动控制卡的指令，进行相应的操作，完成生产过程中的各项任务。
还需要配备传感器来感知生产现场的信息，如光电传感器、压力传感器、温度传感器等，用于采集环境数据并将这些数据传输给PLC，以便PLC可以根据数据进行智能控制。
1. 制定PLC程序在实现PLC控制下工业机器人系统操作之前，首先需要制定PLC程序。
PLC程序一般由PLC编程软件编写，其中包含了工业机器人的运动、操作流程及相关逻辑控制。
通过编写PLC程序，可以实现对工业机器人的各项操作功能的智能控制，提高生产效率和产品质量。
2. 运动控制卡的设置3. 工业机器人的控制通过PLC程序控制工业机器人进行相应的操作，如拾取、装配、搬运等。
在控制过程中，PLC不仅可以实现对工业机器人的位置和速度的精确控制，还可以根据传感器采集的数据进行智能调整，以适应不同的生产工艺和环境变化。
4. 人机界面的设计为了方便操作人员对工业机器人系统的监控和控制，通常还需要设计人机界面，通过触摸屏或者PC等设备实现对系统的实时监视和操作。
人机界面可以显示工业机器人的运行状态、故障信息以及操作界面，使操作人员能够清楚地了解整个系统的运行情况，并进行相应的操作和调整。
PLC控制下工业机器人系统操作实现
PLC控制下工业机器人系统操作实现1. 引言1.1 工业机器人概述工业机器人是一种能够自动执行工业任务的可编程机器设备。
它们被广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工等各个领域。
工业机器人通常由机械臂、控制系统、传感器等组成，可以完成重复性高、精度要求高的作业。
工业机器人不但能够提高生产效率，减少人力成本，还能保证产品质量的稳定性和一致性。
工业机器人具备多种运动方式，如直线运动、旋转运动、转向运动等，可以根据不同的任务需求进行程序编程和调整。
它们可以根据预先设定的程序进行自动化操作，能够高效地完成各种复杂的生产任务。
工业机器人还具有灵活性高、适应性强的特点，可以根据不同的生产环境和任务要求进行调整和应用。
工业机器人是现代工业生产中不可或缺的重要设备，它们的出现为工业生产带来了巨大的改变和发展。
随着技术的不断进步和应用广泛度的增加，工业机器人将在未来的工业生产中扮演更加重要和关键的角色。
1.2 PLC控制概述PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的设备，它可以根据预先输入的程序来控制各种工业设备的运行。
PLC控制系统由输入模块、中央处理器和输出模块组成，通过这些模块之间的信号传递和处理，实现对工业机器人系统的精确控制。
PLC控制系统具有可编程、可靠性高、灵活性强等特点。
通过编程软件可以方便地修改程序，适应不同工艺流程的需求；PLC系统采用模块化设计，若某一模块损坏，可方便更换维修；同时PLC系统的运行稳定性高，能够长时间保持稳定的工作状态。
在工业机器人系统中，PLC控制可以实现工艺流程的精确控制、运动轨迹的精准调整、生产效率的提高等功能。
通过PLC控制下的工业机器人系统，可以实现自动化生产线的高效运行，减少人力成本，提高生产效率和产品质量。
PLC控制在工业机器人系统中发挥着至关重要的作用，为工业制造业的自动化发展提供了强大支持。
随着技术的不断进步和应用领域的扩大，PLC控制系统在工业机器人系统中的应用前景将更为广阔。
第5章 工业机器人PLC控制
5.2 PLC的硬件结构
❖ 为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采 用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式 系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统 仍能正常运行。
❖ CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决 定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等， 因此限制着控制规模。
（如按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出
信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与PLC的输出端
子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。
❖
PLC的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用
开关来模拟，输出信号可以观察PLC的发光二极管。调试
后再将PLC在现场安装通调。调试工作量要比继电器控制
系统少得多。
❖
PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运
行故障指示装置。一旦发生故障，可以通过PLC机上各种
发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故障。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 5．体积小、重量轻、功耗低
❖
由于PLC采用半导体大规模集成电路，因
此整个产品结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低，
PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体
化的理想的控制设备。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖5.1.3 PLC编程语言
❖PLC普遍流行的梯形图进行讲解，直观易懂。它 是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的 连通图，与电气原理图相似。梯形图通常有左右两 条母线，两母线之间是内部“软继电器”的常开、常 闭触点以及继电器线圈组成的平行的逻辑行，每个 逻辑行以触点与左母线开始，以线圈和右母线结束。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 在硬件方面采取的主要措施有： ❖ （1）隔离 ❖ PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合
PLC在工业机器人控制中的设计应用
PLC在工业机器人控制中的设计应用PLC（Programmable Logic Controller），可编程逻辑控制器，是一种广泛应用于工业控制领域的数字化电子设备。
与传统的控制电路相比，PLC能够支持更为复杂的控制功能，提升生产效率，降低成本。
在工业机器人控制领域中，PLC具有广泛的设计应用。
PLC广泛应用于各类工业机器人的控制系统中。
在机器人控制系统中，PLC通常扮演控制中心的角色，控制机器人的各种运动和操作。
常见的工业机器人包括：喷涂机器人、装配机器人、焊接机器人等。
由于机器人的运动控制需要高速、高精度的精确控制，PLC通过其实时性强、可编程性强等特点，成为了理想的控制器选择。
1. 位置控制：控制机器人的各个关节进行精准的位置控制。
PLC根据预设的程序，精确控制每个关节的运动，从而实现机器人的精准控制。
机器人通常需要快速的重复动作，PLC能够提供较高的重复精度和稳定性，在生产过程中不会出现位移或者偏差。
2. 运动控制：除了位置控制之外，PLC还能够控制机器人的运动轨迹。
通过预设不同的运动轨迹，PLC可以实现不同的操作。
例如，喷涂机器人在不同的零件表面需要进行不同的涂装，PLC根据不同的零件进行不同的运动轨迹规划和运动控制，从而实现高效的生产。
3. 传感器反馈：在机器人控制中，传感器也起着重要的作用。
例如在喷涂机器人中，通过传感器检测零件的几何形状和表面特性，可以实现局部点喷，局部遗漏检测等功能。
PLC可以根据传感器反馈的信号进行控制决策，提高生产效率和安全性。
4. 设备联动：PLC在机器人与其他设备之间的联动控制上也有着重要的应用。
例如，在生产线上，PLC可以控制机器人的操作，从而与其他设备协调工作，实现自动化生产。
同时，PLC还可以实现设备的状态监测和故障诊断等功能，为生产提供有效的保障。
总之，PLC在工业机器人控制中起着重要的作用。
通过PLC的高速、高精度控制，机器人能够实现复杂的运动控制和操作，提高了生产效率和安全性。
PLC在工业机器人控制中的设计应用
PLC在工业机器人控制中的设计应用PLC指可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），是一种用于工业自动化和机器人控制的数字化电子设备。
它主要是通过输入/输出模块将数字或模拟信号来控制机器人的运动及其他相关操作。
在工业机器人的应用中，PLC起着非常重要的作用。
通过不同的编程方法，PLC可以控制机器人执行不同的任务，如拾取、运输、组装以及电子产品生产等等。
以下是PLC在工业机器人控制中的设计应用。
1. 运动控制PLC可以通过编程实现机器人的运动控制。
在PLC的控制下，机器人可以完成如移动、旋转、伸缩、转弯等动作，以实现在不同环境下对物体的搬运和处理。
此外，PLC还可以进行速度、角度、位置等运动参数的控制，以确保机器人运动的精度和稳定性。
2. 传感器控制机器人操作涉及到各种不同的传感器。
PLC可以通过编程来控制这些传感器，如控制机器人捕捉传感器所检测的数据参数，如温度、湿度、压力、光照等等，并根据这些数据控制机器人的行为。
3. 自动化编程PLC可以自动执行程序，例如机器人可以根据预先设定的程序来完成组装任务，PLC可在此过程中同时监控其运动和控制。
这样可以实现连续生产、缩短生产线周期、提高效率和降低生产成本。
4. 远程监控控制PLC还支持网络通讯，这意味着用户可以在不同的位置通过互联网轻松监控和控制机器人的运动和状态。
例如，当机器人在生产线上遇到故障时，PLC可以通过联网告知操作员，以便它们能够及时调整生产流程。
5. 多台机器人的协同控制PLC可以控制多台机器人同时工作。
例如，PLC可以同时将多台机器人调度到生产线上，同时协调其移动、放置或装配操作，从而提高整个生产线的效率。
6. 安全保障PLC还可以作为安全保障系统的一部分来控制机器人的安全。
例如，PLC可以监视各种安全设备，例如闸门、喷淋和停车按钮等，以确保机器人不会对操作员或其他人员造成伤害。
综上，PLC已成为机器人控制系统中不可或缺的一部分。
工业机器人第五章
（2）在线示教（On －line Teaching）
在机器人工作现场操纵机器人完成全部操作运动，并记录 下位姿等参数的方法，称为～。
条件： 机器人各个关节采用闭环控制（？），具备获得位姿 值的条件（例如利用编码器可以获得关节转角值）。
手把手示教 示教装置示教
手把手示教：
操作员用手直接推动机器人经过一系列示教点。
条件：
编程工具（语言）和显示界面。
机器人控制柜（或示教盒）要含有输入界面（如键盘）和 显示界面（如显示屏）等！ 先进机器人基本采用混和示教方式！
四. 示教－再现原理（Teach－Playback)
借助于示教获得机器人的轨迹参数，然后再依靠控制系统 将运动复现出来的方法，称为示教－再现。 关键在于“示教”！再现功能的实现相对容易。 示教再现机器人：
轨迹参数； 示教再现原理； 关节控制曲线； 多轴协调； 轨迹插补； 学习基础： 电机学 古典控制理论 测试技术
§5.1 轨迹参数
从运动学的角度看，机器人控制的目的就是实现要求的运动！ 问题：如何向机器人描述希望的运动？
一.轨迹参数
轨迹： 机器人末端执行器标架在运动过程中的广义位移、 广义速度和广义加速度，称为～ 轨迹参数： 描述轨迹的参数，称为～ 主要参数 位姿－轨迹上各点位姿
使用机器人语言的目的是为了进行运动编程； 许多通用计算机语言都具备此类功能； 通用计算机语言功能更多； 现在的机器人控制器远比早期时强大。 对通用计算机编程语言进行改造，保留相关功能，剪裁无 用功能，增加新的函数，即可以快速得到一种不错的机器 人语言，例如ROBOC。
§5.2 轨迹实现
一. 控制方式 1. 点到点控制（PTP-Point To Point）
第五章
第5章--手动操纵工业机器人
5.4 手动移动工业机器人
一、机器人系统的启动和关闭
1.机器人系统的启动 在确认机器人工作范围内无人后，合上机器人控制柜上的电源主开关，系统自动检查 硬件。检查完成后若没有发现故障，启动系统。正常启动后，机器人系统通常保持最 后一次关闭电源时的状态，且程序指引位置保持不变，全部数字输出都保持断电以前 的值或者置为系统参数指定的值，原有程序可以立即执行。
H 切换增量（增益）控制模式，开启或者关闭机器人增量运动。
J
后退按键，使程序逆向运动，程序运行到上一条指令。
K
启动按键，机器人正向连续运行整个程序。
L 前进按键，使程序正向单步运行程序，按一次，执行一条指令。
M
暂停按钮，机器人暂停运行程序。
5.2 认识和使用示教器
二、工业机器人的坐标系 2. ABB机器人示教器的手持方式
5.3 工业机器人安全操作规程
三、安全守则
81.在万手一动发模生火式灾下，调请试使机用器二人氧，化如碳果灭不火需器要。移动机器人时，必须及时释放使能器(Enable D2.e急vi停ce开)。关(E-Stop)不允许被短接。 93.在得任到何停情电况通下知，时不，要要使预用先机关器断人机原器始人启的动主盘电，源用及复气制源盘。 140.机.突器然人停停电机后时，，要夹赶具在上来不电应之置前物预，先必关须闭空机器。人的主电源开关，并及时取下夹具上 的5.机工器件人。在发生意外或运行不正常等情况下，均可使用E-Stop键，停止运行。 161.因.维为修机人器员人必在须自保动管状好态机下器，人即钥使匙运，行严速禁度非非授常权低人，员其在动手量动仍模很式大下，进所入以机在器进人行软编件程 系、统测，试随及意维翻修阅等或工修作改时程，序必及须参将数机。器人置于手动模式。 172.气.严路格系执统行中生的产压现力场可6S达管0.理6M规P定，和任安何全相制关度检。修都要切断气源。 13.严格按照机器人的标准化操作流程进行操作，严禁违规操作。
PLC在工业机器人控制中的应用
PLC在工业机器人控制中的应用工业机器人作为先进的生产自动化设备，广泛应用于各行各业。
而在工业机器人的控制系统中，可编程逻辑控制器（PLC）扮演着至关重要的角色。
本文将介绍PLC在工业机器人控制中的应用，并探讨其优势和挑战。
1. PLC简介PLC是一种专门用于工业自动化控制的电子设备，它能接收和处理各种输入信号，并通过输出信号控制各种执行器，如马达、阀门等。
PLC的主要作用是实现自动化控制，并对生产过程进行监控和调节。
2. PLC与工业机器人的结合PLC与工业机器人的结合，实现了对工业机器人动作、速度、位置等参数的控制。
PLC通过读取传感器信号，判断当前工作状态，并根据预先设定的逻辑进行控制。
例如，当PLC感知到工业机器人需要抓取物体时，它会发送指令给机器人的执行单元，使其运动到指定位置，并精确抓取目标物体。
3. PLC在工业机器人控制中的优势3.1 可编程性：PLC可以编写程序来控制机器人的行为，使其根据生产需求进行灵活的调整和变化。
3.2 实时性：PLC具有较高的实时性能，能够对输入信号进行快速响应，并及时地向机器人发送控制指令。
3.3 可靠性：PLC采用可靠的硬件设计，具有较高的稳定性和抗干扰能力，确保了系统的正常运行。
3.4 易于维护：PLC的程序可进行在线和离线编辑，从而简化了对系统的维护和升级。
3.5 灵活性：PLC可以与其他设备进行通信，并实现数据共享和协同控制，提高整体生产效率。
4. PLC在工业机器人控制中的挑战4.1 复杂性：工业机器人控制系统常常涉及多个PLC模块的协同工作，需要进行复杂的编程和调试。
4.2 安全性：由于涉及到高速运动的机器人，安全防护要求较高。
PLC需要实现对机器人的安全保护控制，以防止人员误伤。
4.3 实时性要求：某些工业机器人对于实时性的要求较高，需要PLC具备更高的处理能力和通讯速度。
4.4 通信协议兼容性：在PLC与机器人控制设备之间，通信协议的兼容性也是一个挑战。
PLC控制下工业机器人系统操作实现
PLC控制下工业机器人系统操作实现PLC（Programmable Logic Controller）是一种用于工业自动化控制系统的专用数字计算机。
它利用特定的编程语言或图形化编程软件，对工业机器人系统进行精确的控制和操作。
本文将重点介绍PLC控制下工业机器人系统操作实现的相关内容。
1.1 PLC的基本概念PLC是一种专门用于工业控制的计算机，它可以对机器人、生产线、设备等进行精确的控制。
PLC内置了各种传感器和执行器的接口，可以实时监测和控制工业设备的运行状态。
PLC还可以通过编程软件进行程序设计，实现自动化控制和逻辑运算等功能。
1.2 工业机器人系统的基本原理工业机器人系统是由工业机器人、控制器、传感器等组成的自动化系统，用于完成各种工业任务，如装配、焊接、搬运等。
工业机器人可以根据预先设定的程序，精确地执行各种动作和任务。
控制器则负责对机器人系统进行整体控制和协调。
工业机器人系统的运行流程通常包括以下几个步骤：系统启动并初始化各个执行器和传感器；然后，系统接收外部输入信号，并进行信号处理和逻辑判断；接着，系统执行预先设定的程序，对工业机器人进行精确的控制；系统监测和反馈机器人的运行状态，以便及时调整和优化系统运行。
以工业机器人的搬运任务为例，介绍PLC控制下工业机器人系统的操作实现流程。
采用编程软件编写搬运任务的逻辑控制程序，包括对搬运路线、搬运速度、搬运量等方面进行详细设计；然后，将编写好的程序下载到PLC中，并进行系统的初始化和参数配置；接着，系统启动并进行各个执行器和传感器的初始化，并接收外部信号进行处理；系统根据预先设定的程序，对工业机器人进行精确的搬运操作，包括搬运路线的精确控制、搬运速度的调整、搬运量的监测等。
3.1 灵活可靠的控制PLC控制下工业机器人系统的操作实现具有灵活可靠的特点。
利用PLC的编程软件，可以根据实际需要轻松编写各种控制程序，实现对工业机器人系统的灵活控制和精确操作。
PLC控制下工业机器人系统操作实现
PLC控制下工业机器人系统操作实现随着科技的不断发展，工业机器人在自动化生产领域中扮演着越来越重要的角色。
而PLC（可编程逻辑控制器）作为自动化控制系统中的关键组成部分，被广泛应用于工业机器人系统的操作实现中。
本文将重点探讨PLC控制下工业机器人系统操作实现的相关技术原理和应用。
一、PLC在工业机器人系统中的应用1.1 工业机器人系统概述工业机器人是一种能够根据预先确定的程序，以自主方式完成各种工业操作任务的自动化设备。
它具有高速度、高精度、高稳定性等特点，被广泛应用于机械加工、装配生产线、焊接、喷涂等领域。
工业机器人系统通常由机械臂、控制系统、传感器和执行器等组成。
1.2 PLC在工业机器人系统中的作用PLC是一种专门用于工业自动化控制的设备，它通过编程控制各种工业机械和设备的运行状态，实现自动化生产和操作。
在工业机器人系统中，PLC主要担任以下几个方面的作用：（1）控制系统运行逻辑：根据工艺过程，实现工业机器人的动作控制，包括移动、抓取、放置等操作。
（2）实时监测和控制：通过传感器实时监测工业机器人的运行状态，保证系统的安全和稳定。
（3）任务调度和协调：根据生产任务，进行工业机器人的任务调度和协调，实现多台机器人的联动操作。
2.1 工业机器人系统操作需求分析在工业生产中，工业机器人往往需要完成各种复杂的操作任务，如装配、搬运、焊接等。
这些操作任务需要根据不同的工艺要求和生产任务进行合理调度和控制。
工业机器人系统还需要实现对机器人的动作、速度、力度等参数的精确控制，以保证产品质量和生产效率。
2.2 PLC控制系统设计在工业机器人系统中，PLC控制系统需要根据具体的生产任务和工艺要求进行设计。
需要确定控制系统的输入输出设备，如传感器、执行器等。
然后，根据工艺流程和生产任务，设计PLC控制程序，包括逻辑控制、运动控制、故障诊断等功能模块。
通过编程软件对PLC进行程序编写和调试，以实现工业机器人系统的自动化控制。
机器人的控制系统
第5章 机器人的控制系统 5.1 机器人传感器 图5.7 模拟方式的增量式编码盘测速
第5章 机器人的控制系统 5.1 机器人传感器
图5.8 时间增量测量电路
2) 数字方式 数字方式测速是利用数学方式用计算机软件计算出速度。由于角速度是转角对时间的一阶导数，如果能测得单位时间 内编码器转过的角度 ，则编码器在该时间内的平均转速为
第5章 机器人的控制系统 5.1 机器人传感器
5.1.1 机器人传感器的特点和要求 三、机器人传感器的性能指标 A、 一般包括以下三类参数： (1) 基本参数，包括量程(测量范围、量程及过载能力)、灵敏度、静态精度和动态性能(频率特性及阶跃特性)。 (2) 环境参数，包括温度、振动冲击及其他参数(潮湿、腐蚀及抗电磁干 扰等)。 (3) 使用条件，包括电源、尺寸、安装方式、电信号接口及校准周期等。
第5章 机器人的控制系统 5.1 机器人传感器
速度传感器 测速发电机 增量式光电编码器在机器人中既可以作为位置传感器测量关节相对位置，又可以作为速度传感器测量关节速度。作为速度传感器时既可以在模拟方式下使用又可以在数字方式下使用。
机器人内部传感器
在这种方式下，必须有一个频率-电压(F/V)变换器，用来把编码器测得的脉冲频率转换成与速度成正比的模拟电压。
第5章 机器人的控制系统 5.1 机器人传感器
5.1.2 机器人内部传感器 一、位置传感器 2．编码式位移传感器 编码式位移传感器是一种数字式位移传感器，其测量输出的信号为数字脉冲，可以测直线位移也可以测转角。编码式位移传感器测量范围大，检测精度高，在机器人的位置检测及其他工业领域都得到了广泛的应用； 编码器按照测出的信号是绝对信号还是增量信号，可分为绝对式编码器和增量式编码器； 按照结构及信号转换方式，又可分为光电式、接触式及电磁式等。
工业机器人控制系统PLC技术应用分析
工业机器人控制系统PLC技术应用分析工业机器人控制系统是指对工业机器人进行控制和操作的一种系统。
PLC（Programmable Logic Controller）技术作为现代工业机械控制的重要组成部分，广泛应用于工业机器人控制系统中。
PLC技术是一种将可编程的控制器与计算机技术相结合的控制技术，它能够根据预设的逻辑程序实现对机器人的自动控制，并能对程序进行修改和升级。
PLC技术具有以下特点：1.可编程：PLC控制器内部存储了用于控制机器人的程序，这些程序可以根据实际需要进行编写、修改和扩展，从而实现对机器人的灵活控制。
2.多种输入输出：PLC控制器具有多种输入输出接口，可以接收来自各种传感器的信号，并通过执行器来实现对机器人的运动控制。
3.快速响应：PLC控制器具有快速的响应能力，能够实时地对机器人的状态进行监测和控制，保证机器人的高效、稳定运行。
4.可靠性高：PLC控制器具有高可靠性，其硬件结构经过严密设计和测试，可以在恶劣的工业环境中长期稳定运行，对机器人的控制也更加稳定可靠。
在工业机器人控制系统中，PLC技术有着广泛的应用。
首先，PLC技术可以实现工业机器人的运动控制。
通过编写逻辑程序，PLC控制器可以控制机器人的关节转动、末端执行器的运动和速度等，使机器人能够按照预设的轨迹进行精确定位和运动。
其次，PLC技术可以实现工业机器人的路径规划。
路径规划是工业机器人控制系统的重要组成部分，通过编写PLC程序可以对机器人的轨迹进行规划和优化，使得机器人能够更加高效地完成任务，并避免碰撞和冲突。
此外，PLC技术还可以实现工业机器人的感知和反馈控制。
通过与各种传感器的连接，PLC控制器可以实时感知机器人的状态和环境变化，并通过输出信号进行相应的控制和调整，从而提高机器人的自动化程度和智能化水平。
在柔性制造系统中，PLC技术广泛应用于工业机器人的自动化控制。
通过与其他设备和系统的连接，PLC控制器可以实现对机器人的协调控制和集成控制，实现生产线的高效运作和自动化加工。
PLC控制下工业机器人系统操作实现
PLC控制下工业机器人系统操作实现工业机器人系统是现代工业生产中的重要组成部分，它可以完成很多精细的工作，提高了生产效率和产品质量。
PLC是工业自动化控制的重要技术手段之一，它能够控制机器人系统的运行，并实现各种自动化功能。
1. 机器人系统的基本结构工业机器人系统包括机器人本体、控制设备和外围设备三部分。
机器人本体是系统的核心部分，包括机械结构、动力系统和感知系统。
控制设备用于控制机器人的运行，包括PLC、伺服控制器、运动控制卡等。
外围设备包括传感器、输送机、夹具等，用于支持机器人的工作。
2.机器人系统的操作流程（1）输入任务程序：操作者通过计算机或HMI终端输入要求机器人完成的任务程序。
（2）运动规划：机器人运动规划部分将任务程序转换成机器人可执行的运动指令。
（3）运动控制：机器人运动控制部分接收运动指令并实现机器人的运动。
（4）操作监控：操作者可通过计算机或HMI监控机器人的运动状态，如位置、速度、方向等。
（5）执行任务：机器人按规划好的运动完成操作任务。
PLC控制下机器人系统的操作实现由PLC和机器人控制器两部分组成。
PLC用于接收操作者的指令，根据指令控制机器人执行相应的任务。
机器人控制器用于接收PLC的控制信号并驱动机器人的运动。
（1）PLC接收操作指令：操作者通过计算机或HMI等输入任务程序，然后将指令发送给PLC。
（2）PLC启动机器人控制器：根据接收到的指令，PLC将对应的信号发送给机器人控制器，启动机器人控制器。
（5）机器人控制器反馈机器人状态：机器人控制器通过反馈信号将机器人的状态传回PLC。
（7）任务完成及重复：PLC根据机器人反馈信号判断任务是否完成，如果未完成则继续执行，如果完成则根据需要进行重复操作。
总之，PLC控制下机器人系统的操作实现有效提高了工业生产的自动化程度和生产效率。
PLC技术的应用将人工操作过程中的诸多瑕疵降到了最低，减少了操作者的劳动强度和人为失误，提升了机械化生产的技术水平和产品质量。
第5章 工业机器人PLC控制[优质ppt]
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典型的如PLC和计算机数控装置(CNC)组合成一
体，构成先进的数控机床。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖（4）数据处理 ❖现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够 完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、 数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操 作，对数捃进行采集、分析和处理。数据处理通常 用在大、中型控制系统中，如柔性制造系统、机器 人的控制系统等。
下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，
用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计
数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟
的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械 设备或生产过程。”
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 该定义强调了可编程控制器是“数字运算操作 的电子系统”，是一种计算机。它是“专为工业环 境下应用而设计”的工业计算机，是一种用程序改 变控制功能的设备，该种设备采用“面向用户的指 令”，因此编程方便，可完成逻辑运算、顺序控制、 定时计数和数学运算操作，还具有数字量与模拟量 的输入输出能力。
❖ 概括起来，PLC的应用主要有以下5个方面。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ （1）开关量控制
❖ 这是PLC最基本的应用领域，可用PLC取代传统 的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。 在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都 有很多成功的应用实例。如机床电气控制、起重 机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控 制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器 （电视机、冰箱、洗衣机等）自动装配线的控制、 汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。
❖ 可编程控制器是应用面广、功能强大、使用方 便的通用工业控制设备，已经成为当代工业自动化 的主要支柱之一。
《西门子PLC高级项目应用》第5章 机器人码垛的自动控制
ABB机器人系统信号设置
ABB机器人程序数据建立
取料盘6个物块的位置数据，存放在数组pq中；放料盘6个即将放置物块的位 置数据，存放在数组pf中。取放工具的位置数据存放在pTool中。
ABB机器人程序
抓取夹具程序GetTool
ABB机器人程序
从取料盘依次取物块放置放料盘中，使用For循环指令完成该操作
ABB机器人程序
放置夹具程序PutTool
ABB机器人程序
主程序
IO分配
输入信号
序号 PLC输入点
信号名称
1
I0.0 （上电按钮）绿色自保持
ห้องสมุดไป่ตู้
按钮
2
I0.1 （运行按钮）绿色自复位
按钮
3
I0.2 （暂停按钮）红色自复位
按钮
输出信号
序号 1 2 3 4
PLC输出点
信号名称
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3
绿色自保持按钮指示灯
Q0.1
绿色自复位按钮指示灯
Q0.2
红色自复位按钮指示灯
Q100.0 Q100.1 Q100.2
电机上电 机器人运行 机器人停止
PLC编程
机器人通信配置
“控制面板>配置”，进入下图所示界面，该界面的主题为“I/O”，需切换至 “Communication”主题。
机器人通信配置
机器人通信配置
更改机器人站点名称，点击“Industrial Network”
机器人通信配置
将PROFINET Station Name设置为ABBRob，如下图所示，与PLC的组态模块名称 一致。
机器人通信配置
添加三个数字量输入信号，分别为RobMotorOn_P、RobStart_P和RobStop_P， 都绑定到名称为“PN_Internal_Device”的PROFINET Internal Device设备。添加完 成后重新启动机器人系统。
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5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 梯形图沿用继电器等概念，如输入继电器、输出 继电器和内部辅助继电器，它们不是真实的硬件 继电器，而是在梯形图中使用的编程元件（软元 件），每一个软元件都与PLC存储器的元件映像 存储器的存储单元相对应。
5.2 PLC的硬件结构
❖5.2 PLC的硬件结构
❖
PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自
5.2 PLC的硬件结构
❖5.2.3 输入输出接口（I/O模块） ❖ PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分
（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路， 其输入寄存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁 存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC系统，输出模块则正好相反。I/O分为开关量 输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入 （AI），模拟量输出（AO）等模块。
❖ 采用以上抗干扰措施后，一般PLC的抗电平干扰 强度可达峰值1000V，其平均无故障时间可高达 30—50万小时以上。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 2．编程简单易学
❖
PLC采用与继电器控制线路图非常接近的
梯形图作为编程语言，它既有继电器电路清晰直
观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的
读图习惯：对使用者来说，几乎不需要专门的计
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 在硬件方面采取的主要措施有： ❖ （1）隔离 ❖ PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合
器来传递信号，这种光电隔离措施使外部电路与 PLC内部之间完全避免了联，有效的抑制了系部 干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内 部CPU。 ❖ （2）滤波 ❖ 在PLC电路电源和输入、输出(I/O)电路中设置 多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。
化的理想的控制设备。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖5.1.3 PLC编程语言
❖PLC普遍流行的梯形图进行讲解，直观易懂。它 是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的 连通图，与电气原理图相似。梯形图通常有左右两 条母线，两母线之间是内部“软继电器”的常开、常 闭触点以及继电器线圈组成的平行的逻辑行，每个 逻辑行以触点与左母线开始，以线圈和右母线结束。
❖
PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运
行故障指示装置。一旦发生故障，可以通过PLC机上各种
发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故障。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 5．体积小、重量轻、功耗低
❖
由于PLC采用半导体大规模集成电路，因
此整个产品结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低，
PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体
5.2 PLC的硬件结构
❖ 输入接口是连接外部输入设备和PLC内部的桥梁， 输入回路电源为外接直流电源。输入接口接收来自输 入设备的控制信号，如限位开关、操作按钮及一些传 感器的信号。通过接口电路将这些信号转换成CPU能 识别的二进制信号，进入内部电路，存入输入映像寄 存器中。运行时CPU从输入映像寄存器中读取输入信 息进行处理 ❖ 输出接口连接被控对象的可执行元件，如接触器、 电磁阀和指示灯等。它是PLC与被控对象的桥梁，输 出接口的输出的状态是由输入接口输入的数据与PLC 内部设计的程序决定的。
LOGO
机械职业教育教学指导委员会推荐教材 全国高等职业教育“十二五”规划教材 全国工业机器人技能培养系列精品教材
工业机器人 电气控制与维修
（ISBN 978-7-121-29476-1）
邢美峰 主 编 卢彦林 李伟娟 副主编
第5章 工业机器人PLC控制
1 5.1可编程序逻辑控制器概要 2 5.2PLC的硬件结构 3 5.3PLC的工作方式与工作过程 4 5.4PLC的程序结构 5 5.5PLC的寄存器 6 5.6PLC的基本元器件与指令系统
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖5.1.1 可编程逻辑控制器（PLC)的定义
❖ 1．PLC定义
❖
可编程逻辑控制器简称PLC（英文全称：
Programmable Logic Controller）。
1987年国际电工委员会（IEC）颁布的PLC标
准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种数
字运算操作的电子的电子系统，专门在工业环境
动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算
机。因此其组成与一般的微型计算机基本相同，也
是由硬件系统和软件系统两大部分构成。
❖
可编程控制器主Biblioteka 由CPU、存储器、I/O单元、外设接口、电源等组成。图5-1为硬件系统的结
构框图
电源
输入接口
CPU
输出接口
存储器
图5-1为PLC硬件系统的结构框图
5.2 PLC的硬件结构
（如按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出
信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与PLC的输出端
子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。
❖
PLC的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用
开关来模拟，输出信号可以观察PLC的发光二极管。调试
后再将PLC在现场安装通调。调试工作量要比继电器控制
系统少得多。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖5.1.2 PLC的特点
❖ 1．可靠性高，抗干扰能力强 ❖ 现代PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量
的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可 靠程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的。 为了保证PLC能在恶劣的工业环境下可靠工作， 在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件 方面的抗干扰措施。
5.2 PLC的硬件结构
❖ 为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采 用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式 系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统 仍能正常运行。
❖ CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决 定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等， 因此限制着控制规模。
下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，
用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计
数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟
的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械
设备或生产过程。”
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 该定义强调了可编程控制器是“数字运算操作 的电子系统”，是一种计算机。它是“专为工业环 境下应用而设计”的工业计算机，是一种用程序改 变控制功能的设备，该种设备采用“面向用户的指 令”，因此编程方便，可完成逻辑运算、顺序控制、 定时计数和数学运算操作，还具有数字量与模拟 量的输入输出能力。
典型的如PLC和计算机数控装置(CNC)组合成一
体，构成先进的数控机床。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖（4）数据处理 ❖现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够 完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、 数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操 作，对数捃进行采集、分析和处理。数据处理通常 用在大、中型控制系统中，如柔性制造系统、机器 人的控制系统等。
❖ 概括起来，PLC的应用主要有以下5个方面。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ （1）开关量控制
❖ 这是PLC最基本的应用领域，可用PLC取代传统 的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。 在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都 有很多成功的应用实例。如机床电气控制、起重 机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控 制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器 （电视机、冰箱、洗衣机等）自动装配线的控制、 汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ （3）运动控制
❖
运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动
的控制，也称为位置控制。早期PLC通过开关量
I/O模块与位置传感器和执行机构的连接来实现
这一功能，现在一般都使用专用的运动控制模块
来完成。目前，PLC的运动控制功能广泛应用在
金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，
❖ 针对不同的工业现场信号，如交流或直流、开关量或 模拟量、电流或电压、脉冲或电位、强电或弱电等，PLC 都有相应的I/O接口模块与工业现场控制器件和设备直接 连接，用户可以根据需要方便地进行配置，组成实用、紧 凑的控制系统。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 4．使用简单，调试维修方便
❖
PLC的接线极其方便，只需将产生输入信号的设备
❖ 可编程控制器是应用面广、功能强大、使用 方便的通用工业控制设备，已经成为当代工业自 动化的主要支柱之一。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 2．PLC的应用范围。 ❖ PLC的应用范围极其广阔，经过30多年的发展，
目前PLC已经广泛应用于冶金、石油、化工、建 材、电力、矿山、机械制造、汽车、交通运输、 轻纺、环保等各行各业。几乎可以说，凡是有控 制系统存在的地方就有PLC。
5.2 PLC的硬件结构
❖5.2.2 存储器 ❖ PLC存储器包括系统存储器和用户存储器。 ❖ 系统存储器固化厂家编写的系统程序，用户
不可以修改，包括系统管理程序和用户指令解释 程序等：用户存储器包括用户程序存储器（程序 区）和功能存储器（工作数据区）两部分。工作 数据区是外界与PLC进行信息交互的主要交互区， 它的每一个二进制位、每一个字节单位和字单位 都有唯一的地址。 ❖ 系统程序存储器是存放系统软件的存储器； 用户程序存储器是存放PLC用户程序应用;数据存 储器用来存储PLC程序执行时的中间状态与信息， 它相当于PC的内存。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ （3）在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、 稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供电电源 进入PLC内部，另外各个输入／输出(I/O)接 口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互相 干扰。