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1、
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。P
2、LC是通過存儲(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),大量的開關(guān)動(dòng)作是由于無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成,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采用面向控制過程、面向問題的自然語言編程,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
3、 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,它的特長就是處理邏輯量。使用它,能夠方便地對(duì)離散生產(chǎn)過程的順序進(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(開關(guān)量控制)。它的目的就是,根據(jù)有關(guān)開關(guān)量的當(dāng)前與歷史的輸入狀況,產(chǎn)生所要求的開關(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: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。
4、 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.過程控制(模擬量控制)。一般講,過程控制要用到模擬量。模擬量
5、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。
過程控制的類型很多。主要有兩類:閉環(huán),開環(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)
6、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。比值控制有開環(huán)、閉環(huán)及多變量比值等。
過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
7、(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。可以是單坐標(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),也可用開環(huán)。因此可以在機(jī)器人進(jìn)行開環(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
8、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??陕?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。
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