PLC的浆液下移动机器人控制系统

1、PLC的浆液下移动机器人控制系统摘要：结合浆液下移动机器人系统的功能要求及 PLC的特点，构建 了桨液下移动机器人的控制系统。为提高该机器人系统的经济效益和实用性， 简化机器人控制系统，以西门子 PLC为主控制器构成整个机器人的控制网络。 对网络通信，电机控制的关键技术进行了探讨，并完成了整个控制系统的软件 程序设计。该系统的实现对于研究以 PLC控制移动机器人的相关技术具有指导 意义。目前，在移动机器人控制技术和 PLC应用方面有很多人已经做了相关的研 究工作。本文研究的机器人（小车）工作在大约40 m深的浆液下，为防止水煤浆 由于长时间的存贮而沉淀，在按照规划的轨迹移动时完成搅拌水煤浆功能

2、。基 于超声波传感器和电子罗盘的实时测量位姿信息，查模糊控制表，控制电机， 使机器人能及时、连续、平稳、按规划轨迹运行。采用西门子S7-200系列PLC作为主控制器来实现对浆液下移动机器人的控制。1 控制系统基本构成在移动机器人的应用中，精确的位姿是跟踪控制首要解决的问题。为此， 本机器人的定位采用了超声波网络定位系统，导航采用了电子罗盘。整个控制 网络如图 1 所示。图 1 机器人控制网络PLC系统为控制系统的核心，做主站管理各从站，起到总的控制作用，通 过RS-485总线同各个从站进行数据传递。PLC把各个从站得到的信息经过加工 处理后，得到最终的控制命令传给电机，控制机器人进行准确的行走

3、。 TD200 可对PLC的参数进行实时的修改，达到实时控制的需要。1 号单片机、 2 号单片机、 3 号单片机记录发射超声波信号在介质中的传播 时间，乘以超声波的传播速度，可以计算出相应的距离，通过定位算法便可对 机器人进行定位。超声波在介质中的传播速度随温度变化，有着特定函数关 系，因此可以借助温度传感器对超声波的速度进行修正。电子罗盘可获得小车 的姿态，实现小车的导航。操作员通过无线通信的方式达到对机器人的无线控制。无线控制是对有线 控制的一种辅助措施，使机器人能得到更理想的控制效果。当主控制系统控制 失效，机器人出现意外情况，通过定位系统测量发现机器人偏离规划轨道，此 时，利用无线控制

4、可使机器人及时回到规划轨道。2 网络通信2.1 通信协议的选择S7-200 PLC支持多种通信息协议，如点到点接口 （PPI）、多点接口（MPI）、 PROFIBU及用户自定义协议等。通过使用接收中断、发送中断、字符中断、发送指令 （XMT）和接收指令 （RCV），自由端口通信可以控制S7-200 CPU通信口的操作模式。利用自由端口 模式，可以实现用户定义的通信协议，连接多种智能设备。CPL处于STOP模式时，自由端口模式被禁止，CPU重新建立使用其他协议 的通信，例如与编程设备的通信。只有当CPU处于RUN莫式时，才能使用自由端口模式。通过向SMB30端口 0）的协议选择域置1可以将通信端

5、口设置为自 由端口模式。处于该模式时，不能与编程设备通信。SMB3C其他位还可以设置端口 0 通信的波特率和奇偶校检等参数。在此，我们所研究的机器人采用了自 由端口模式。通信协议我们采用 Medbus协议。Modbus协议是美国可编程控制 器供应商 Modicon 公司制定的一种工业通讯协议，现在已经被许多工控厂商所 支持，广泛应用于智能仪表、总线控制等领域。其物理层遵循RS-485标准，RS-485总线具有信号传输速率快、传输距离更远、抗干扰能力强等优点，其接 口可以有多个驱动器和接收器，很容易实现 PLC与多台智能设备之间的通信。2.2 网络通信的关键技术在接收信息时我们采用了接收中断而没

6、用接收指令 （RCV）。接收字符中断是 每当接收缓冲区SMB冲接收到一个字符便产生一次中断，能在中断中对所接收 到的字符进行适时处理，如果不正确，能及时进行第二次或更多次的发射和接 收一直到达成功，并不影响字符和字符间的接收工作。更确切的说对字符的处 理是在接收字符之间的间隙进行的。但是 RCV指令一次性的接收完对方发射的 所有信息，最后一个字符接收完，执行中断事件才能对所接收到的字符进行处 理，如果不正确，到这时才能重新发射和接收，这与上一种方法相比浪费了时 间。两种方法所用到的全局变量 VB是一样的，用接收指令RCV程序会简洁些， 但是从适时的角度我们选择了接收字符中断。PLC是主站，1号

7、单片机、2号单片机、3号单片机、无线通信模块、温度 传感器、电子罗盘都作为从站，地址依次是 3lH， 32H， 33H， 34H， 35H， 36H。 当各从站都没有出现故障，且主站同各从站通信，从站都能给与正确的回应信 息时，建立起的地址轮询表是 3IH，32H, 33H, 34H, 35H, 36耳主站按照这个 地址轮询表所建立起的地址同各从站进行数据通信。当某一个从站出现故障， 如 2 号单片机同主站不能进行通信，建立起的地址轮询表是31H， 3H， 34H，35H, 36Ho主站按照这个地址轮询表同各从站进行数据通信，并及时报警要求 查找故障。但是这时并不影响对小车的控制，因为通过1号

8、单片机、 3号单片机仍然能对小车进行定位，仅仅是定位的精度不十分精确。整个控制过程没有 间断而是连续的进行。我们可以根据报警信息，查出有故障的单片机。当查好后我们可以通过 TD200或无线通信模块向主站告诉故障已经解除。要求主站重新建立地址轮询 表，建立地址信息。按照重新建立的地址轮询表发射数据信息。3 电机控制西门子S7-200系列PLC的高速脉冲输出功能是指在 PLC某些输出端产生高 速脉冲，用来驱动负载实现精确控制。PLC主机最多可提供2个高速脉冲输出端，即Q0.0或Q0.1。每个高速脉冲发生器对应一定数量的特殊寄存器，包括 控制字节寄存器，状态字节寄存器和参数数值寄存器，它们用以控制高速脉冲 输出形式，反映输出状态和参数值。PLC控制电机中通过脉冲输出指令（PLS ）检 查为脉冲输出（Q0.0或Q0.1）设置的特殊存贮器位（SM）,然后启动由特殊存储器 位定义的脉冲操作。脉冲由 Q0.0或Q0.1输出控制电机。如何控制电