PLC移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制優(yōu)勢(shì)論文 摘要可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC(ProgrammablelogicController)，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。移動(dòng)機(jī)器人是包括計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、通信、材料等多學(xué)科綜合的一個(gè)平臺(tái)。最早PLC主要是應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人上，用于汽車(chē)焊接、噴涂等。隨著智能移動(dòng)機(jī)器人包括像家庭服務(wù)機(jī)器人、深海和太空探測(cè)機(jī)器人等的廣泛推廣，PLC技術(shù)也發(fā)揮了巨大的作用。原因在于PLC在移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方面具有運(yùn)行簡(jiǎn)單、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞PLC移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制 一、PLC的主要優(yōu)點(diǎn) 1.靈活通用。PLC是通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動(dòng)極少量的接線即可。 2.可靠性高、抗干擾性強(qiáng)。PLC采用的是微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由于無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，因此不會(huì)出現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)中的接線老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象。如洗衣機(jī)。 3.編程簡(jiǎn)單、使用方便。用微機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，使用的是匯編語(yǔ)言，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。而PLC采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的自然語(yǔ)言編程，容易掌握。 4.接線簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)，體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 二、PLC在移動(dòng)機(jī)器人上的應(yīng)用 采用PLC技術(shù)的移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)框圖PLC源于繼電控制裝置，其初衷就是替代繼電器，并增強(qiáng)其相應(yīng)功能。所以，它的特長(zhǎng)就是處理邏輯量。使用它，能夠方便地對(duì)離散生產(chǎn)過(guò)程的順序進(jìn)行控制。 下面就分別介紹這五大功能在移動(dòng)機(jī)器人上的應(yīng)用: 1.順序控制(開(kāi)關(guān)量控制)。它的目的就是，根據(jù)有關(guān)開(kāi)關(guān)量的當(dāng)前與歷史的輸入狀況，產(chǎn)生所要求的開(kāi)關(guān)量輸出，以使系統(tǒng)能按一定順序工作。 學(xué)會(huì)用PLC去實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制就得學(xué)會(huì)編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制的程序。而這個(gè)控制程序設(shè)計(jì)方法基本上有兩類(lèi):一是用邏輯處理方法，用組合或時(shí)序邏輯綜合，進(jìn)行輸入、輸出變換；另一是用工程方法設(shè)計(jì)，按不同要求輸出控制命令。 工程設(shè)計(jì)可使用分散、集中或混合的算法實(shí)現(xiàn)控制。 集中原則(發(fā)布命令原則):其控制命令是由集中控制器發(fā)出。這集中控制器就是PLC程序產(chǎn)生的順序輸出的命令。因此可以用在采用步進(jìn)電機(jī)控制的移動(dòng)機(jī)器人上。 分散原則(反饋控制原則):其控制命令是由分散信號(hào)提供。如果把控制輸出比喻為發(fā)命令，分散控制發(fā)出命令的內(nèi)容及時(shí)刻，則是由分散動(dòng)作完成反饋信號(hào)決定。 分散控制的優(yōu)點(diǎn)是，有反饋，若收不到反饋信號(hào)，后續(xù)的命令不會(huì)出現(xiàn)，可使所控制的系統(tǒng)能安全、可靠地工作。因此可以用在由伺服電機(jī)控制的移動(dòng)機(jī)器人上。 2.過(guò)程控制(模擬量控制)。一般講，過(guò)程控制要用到模擬量。模擬量一般是指連續(xù)變化的量，如電流、電壓、溫度、壓力等物理量。而這個(gè)模擬量要能被PLC處理，必須離散化、數(shù)字化。PLC處理后，還要鎖存并轉(zhuǎn)換為模擬輸出。為此，要配置A/D模塊，使模擬量離散化、數(shù)字化；及D/A模塊，使數(shù)字量鎖存并模擬化。 PLC進(jìn)行過(guò)程控制的目的是根據(jù)有關(guān)模擬量的輸入狀況，產(chǎn)生所要求的模擬量輸出，以使系統(tǒng)能要求工作。 過(guò)程控制的類(lèi)型很多。主要有兩類(lèi):閉環(huán)，開(kāi)環(huán)。 閉環(huán)控制:傳感器監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)量，并傳送給A/D模塊。后者使其離散化、數(shù)字化。PLC程序再參考要求值，對(duì)其進(jìn)行處理，進(jìn)而經(jīng)D/A模塊、執(zhí)行器作用到被控對(duì)象上。對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人主要是控制關(guān)節(jié)角度和電機(jī)的運(yùn)行速度。關(guān)節(jié)角度是模擬量，電機(jī)如采用伺服電機(jī)就必須采用閉環(huán)控制方式。 開(kāi)環(huán)控制:傳感器監(jiān)測(cè)擾動(dòng)量，PLC程序依擾動(dòng)量與調(diào)節(jié)量間的關(guān)系產(chǎn)生控制量，進(jìn)而再通過(guò)摸出模塊、執(zhí)行器作用到被控對(duì)象上。其目的是在干擾量作用于系統(tǒng)的同時(shí)，這個(gè)控制量也作用于該系統(tǒng)，以克服干擾對(duì)系統(tǒng)的不利影響。在移動(dòng)機(jī)器人上一般也可以采用開(kāi)環(huán)控制，此時(shí)電機(jī)基本采用步進(jìn)電機(jī)。 在生產(chǎn)中，有時(shí)要求若干變量間保持一定的比例關(guān)系，比如兩個(gè)電機(jī)對(duì)機(jī)器人本體的轉(zhuǎn)角控制。比值控制有開(kāi)環(huán)、閉環(huán)及多變量比值等。 過(guò)程控制用中還有均勻控制。目的是保證左右兩輪的速度得以平衡，以達(dá)到直線運(yùn)動(dòng)的目的。 3.運(yùn)動(dòng)控制(脈沖量控制)。主要指:對(duì)工作對(duì)象的位置、速度及加速度所作的控制?？梢允菃巫鴺?biāo)即控制對(duì)象作直線運(yùn)動(dòng)；也可是多坐標(biāo)的，控制對(duì)象的平面、立體，以至于角度變換等運(yùn)動(dòng)。有時(shí)，還可控制多個(gè)對(duì)象，而這些對(duì)象間的運(yùn)動(dòng)可能還要有協(xié)調(diào)。 利用該特點(diǎn)PLC運(yùn)動(dòng)控制可用閉環(huán)，也可用開(kāi)環(huán)。因此可以在機(jī)器人進(jìn)行開(kāi)環(huán)(步進(jìn)電機(jī))、閉環(huán)(伺服電機(jī))的運(yùn)動(dòng)控制。 4.信息控制。也稱(chēng)數(shù)據(jù)處理，是指數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、檢索、變換、傳輸及數(shù)表處理等。 隨著技術(shù)的發(fā)展，PLC不僅可用作系統(tǒng)的工作控制，還可用作系統(tǒng)的信息控制。 在移動(dòng)機(jī)器人上，可以進(jìn)行對(duì)它的信息控制。對(duì)機(jī)器人的各種內(nèi)部參數(shù)(角度、速度、位移等)、外部參數(shù)(定位)進(jìn)行采集、處理、記錄。并在數(shù)據(jù)顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)，當(dāng)計(jì)算機(jī)與其通訊時(shí)，還可將其傳送給計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步處理、存儲(chǔ)、報(bào)表打印及顯示。 5.遠(yuǎn)程控制。是指對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程部分的行為及其效果實(shí)施檢測(cè)與控制。PLC有多種通訊接口，有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)、通訊能力，并不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的模塊與結(jié)構(gòu)推出。所以，PLC遠(yuǎn)程控制是很方便的。 PLC與智能傳感器、智能執(zhí)行裝置(如變頻器)，也可聯(lián)成設(shè)備網(wǎng)。也可通訊，交換數(shù)據(jù)，相互操作。可聯(lián)接成遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)范圍面可大到幾十、幾百公里或更大。這種遠(yuǎn)程控制，既提高了控制能力，又簡(jiǎn)化了硬件接線及維護(hù)。 PLC可與計(jì)算機(jī)通訊，加進(jìn)信息網(wǎng)。利用計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的信息處理及信息顯示功能，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition)。同時(shí)，還可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行PLC編程、監(jiān)控及管理。移動(dòng)機(jī)器人正好利用其特點(diǎn)，可以將該技術(shù)用在家庭移動(dòng)機(jī)器人、深海探測(cè)機(jī)器人、太空探測(cè)機(jī)器人等。 總之，PLC的五大控制功能在移動(dòng)機(jī)器人上得到充分的應(yīng)用。4