工业机器人电控

工业机器人电气控制系统简述

机器人电气控制系统概述机器人控制系统的基本结构工业机器人控制系统构成方案比较机器人的关键部件简介

常用可编程控制器PLC机器人控制系统的基本结构

从基本机构上看，一个典型的机器人电气控制系统主要由上位计算机、运动控制器、驱动器、电动机、执行机构和反馈装置构成。工业机器人控制系统构成方案比较基于PLC的运动控制基于PC+运动控制卡的运动控制纯PC机控制基于PLC的运动控制PLC进行运动控制有两种：1、利用PLC的某些输出端口使用脉冲输出指令来产生脉冲驱动电机，同时使用通用I/O或者计数部件来实现电机的闭环位置控制;2、使用PLC外部扩展的位置模块来进行电机的闭环位置控制,从而可以大大提高运动控制的速度和精度。

基于PC+运动控制卡的机器人控制

单纯的PC控制

完全采用PC机的全软件形式的机器人系统。在高性能工业PC和嵌入式PC（配备专为工业应用而开发的主板）的硬件平台上，可通过软件程序实现PLC和运动控制等功能，实现机器人需要的逻辑控制和运动控制。当然，PC机同时具有高性能的任务管理功能和人机交互功能。在通过高速的工业总线进行PC与驱动器的实时通讯，显著的提高机器人的生产效率和灵活性。不过，在提供灵活的应用平台的同时，也大大提高了开发难度和延长了开发周期。由于其结构的先进性，这种结构代表了未来机器人控制结构的发展方向。

机器人的关键部件简介编码器驱动器传感器编码器

闭环控制是提高机器人控制系统运动精度的重要手段，而位置检测传感器则是构成闭环控制必不可少的重要元件。位置检测传感器对控制对象的实际位置进行检测，并将位置信息传送给运动控制器，由运动控制器根据控制对象的实际值调整输出信号。常用的位置传感器有电位器、编码器、光栅尺、差动变压器、旋转变压器等。以输出信号来分，有增量型编码器和绝对型编码器。工业机器人电机都是应用的绝对编码器。交流流伺伺服服电电机机驱驱动动器器交流流伺伺服服的的组组成成：：永磁磁同同步步交交流流伺伺服服电电动动机机；；全数数字字交交流流永永磁磁同同步步伺伺服服驱驱动动器器。。伺服服驱驱动动器器有有两两个个部部分分组组成成：：驱动动器器硬硬件件和和控控制制算算法法；；控制制算算法法是是决决定定交交流流伺伺服服系系统统性性能能好好坏坏的的关关键键技技术术。。伺服服驱驱动动器器的的接接线线：1.主回回路路接接线线1）驱驱动动器器R、S、T电源源线线的的连连接接；；2）驱驱动动器器与与电电动动机机电电源源线线之之间间的的接接线线；；2.控制制电电源源类类接接线线1）R、T控制制电电源源接接线线；；2）I/O接口口控控制制电电源源接接线线；；3.信号号指指令令线线1)指令令接接口口2)I/O接口口3)反馈馈检检测测类类接接线线4.通讯讯接接线线传感感器器在机机器器人人控控制制系系统统中中有有各各种种不不同同的的物物理理量量(如位位移移、、压压力力、、速速度度等等)需要要测测量量与与控控制制，，如如果果没没有有传传感感器器对对原原始始的的各各种种参参数数进进行行精精确确而而可可靠靠的的检检测测，，那那么么对对机机器器人人的的各各种种控控制制是是无无法法实实现现的的。。因因此此能能把把各各种种不不同同的的非非电电量量转转换换成成电电量量的的传传感感器器便便成成为为机机器器人人控控制制系系统统中中不不可可缺缺少少的的组组成成部部分分。。传感感器器：：传传感感器器是是一一种种以以一一定定的的精精确确度度将将被被测测量量(如位位移移、、力力、、加加速速度度等等)转换换为为与与之之有有确确定定对对应应关关系系的的、、易易于于精精确确处处理理和和测测量量的的某某种种物物理理量量(如电量)的测量部部件或装装置。称重传感感器：电电阻应变变式称重重传感器器，用于于检测工工件重量量。机械开关关：普通通接近开开关，用用于检测测运动部部分是否否到位。。光电开关关：包括括对射式式、反射射板式、、漫反射射式红外外线光电电开关，，用于检测测工件位位置。磁性开关关：用于于检测运运动部分分是否到到位。材质传感感器：用用于检测测工件材材质。位移传感感器：滑滑动电阻阻式位移移传感器器，用于于检测孔孔深。颜色传感感器：包包括颜色色传感器器和色标标传感器器，用于于检测工工件颜色色。色标传感感器形状状传感器器光纤传感感器：光光在调制制区内,外界信号号与光的的相互作作用,可能引起起光的强度度,波长,频率,相位,偏振态等等光学性性质的变变化,从而形成成不同的的调制---抗干扰能能力传感器的的分类触觉传感感器红外传感感器力传感器器超声传感感器激光传感感器电子罗盘盘—倾角GPS条码扫描描器电子标签签欧姆龙CP1H:拥有4路高速脉脉冲输出出和4轴高速计计数功能能，运算算速度快快，自带模拟拟量输入入输出接接口，非非常适合合码垛机机和桌面面柔性加加工系统，，本体价价格低廉廉，但部部分扩展展模块（（如Profibus总线模块和和以太网网模块））价格较较高。三菱FX3U:拥有3路高速脉脉冲输出出，运算算速度快快，适合合桌面柔柔性加工工系统和自动化化输送线线单元，，本体价价格较高高。模拟拟量需要要扩展。。西门子S200系列：拥拥有2路低速脉脉冲输出出，适合合自动化化输送线线单元，，本体价格低低廉，但但部分扩扩展模块块价格较较高。模模拟量需需要扩展展。西门子S200XP系列：拥拥有2路高速脉脉冲输出出，自带带模拟量量输入输输出接口口，适合码垛垛机和桌桌面柔性性加工系系统（需需增加定定位模块块），本本体价格低廉廉，但部部分扩展展模块价价格较高高。常用可编编程控制制器PLC电气元器器件直流继电电器：进进行弱电电的开关关控制；；开关电源源：提供供控制系系统所需需的直流流电源按钮、指指示灯、、急停按按钮：负负责系统统运行的的控制、、状态指指示及紧紧急停止止。断路器：系统的总电源开关，同时为系统提供过流、短路及漏电保护；噪声滤波器：过滤供电系统中的电噪声交流继电接触器：进行强电的开关控制西门子PLC(CPU224)控制电机机正反转转一、设计思路路1、用PLC控制一维维运动平平台实现现电机的的自动正正反转运运行及手手动正反反转运行行；2、一维运运动平台台的行程程两端各各有一行行程开关关，分别别定义为为正向限限位和负负向限位位；3、在电机机自动正正反转运运行前，，需对电电机进行行复位。。复位的的过程是是：启动动电机往往负向运运行，运运行至负负向限位位后，往往正向运运行一段段距离，，将该位位置作为为电机自自动正反反转运行行的初始始位置；；4、复位完完成后，，按下正正转按钮钮，电机机往正向向运行一一段距离离（该距离通通过运动动包络参参数设定定），到位位后停止止。按下下反转按按钮，电电机往负负向运行行一段距距离，到到位后停停止；5、如正反反转运行行过程中中，触动动行程开开关，电电机停止止运行。。此时可可通过手手动正反反转按钮钮控制电电机运行行离开限限位开关关，或按按下复位位按钮对对平台重重新复位位；6、触动行行程开关关后，需需重新复复位才能能进行自自动正反反转运行行控制；；7、在电机机运行过过程中，，任何时时刻均可可通过““停止按按钮”和和“急停停按钮””控制其其停止运运行；8、停止运运行后，，需重新新复位才才能进行行自动正正反转运运行控制制；9、“复位位指示灯灯”、““运行指指示灯””和“停停止指示示灯”用用来指示示一维平平台的运运行状态态。二、机械械本体三、硬件件电路S7-200CPU提供两个个高速脉脉冲输出出点（Q0.0和Q0.1）,可以分别别工作在在PTO(脉冲串输输出）和和PWM（脉宽调调制）状状态下。。使用PTO或PWM可以实现现速度、、位置的的开环运运动控制制。PTO功能可以以输出一一串脉冲冲，用户户可以控控制脉冲冲的周期期（频率率）和个个数。PWM功能可以以连续输输出一串串占空比比可调的的脉冲，，用户可可以控制制脉冲的的周期和和脉宽（（占空比比）。高速脉冲冲输出点点和普通通数字量量输出点点共用输输出映像像Q0.0和Q0.1。当在Q0.0和Q0.1上激活PTO或PWM功能时，，PTO/PWM发生器对对输出拥拥有控制制权，输输出波形形不受其其他影响响。只有晶体体管输出出类型的的CPU能够支持持高速脉脉冲输出出功能。。包络（Profile）是一个个预先定定义的以以位置为为横坐标标，以速速度为纵纵坐标的的曲线，，包络是是运动的的图形描描述。一个包络络由多段段组成，，每一段段包含一一个达到到目标速速度的加加减速过过程，和和以目标标速度匀匀速运行行的一串串指定数数量的脉脉冲。如如果是单单段运动动控制或或者是多多段运动动控制的的最后一一段，还还应该包包括一个个由目标标速度到到停止的的减速过过程。PTO主要通过过包络来来实现位位置控制制。位置置控制想想到通过过参数设设置来创创建包络络，并用用图形方方式显示示包络曲曲线，自自动生成成位置控控制用的的子程序序。四、运动动包络在开始编编写程序序前，首首先设定定运动包包络，步步骤如下下：（1）双击左左图所示示“向导导—PTO/PWM”，出现““脉冲输输出向导导”窗口口。五、运动动包络设设定步骤骤（2）选择Q0.0，单击““下一步步”。（3）选择““线性脉脉冲串输输出（PTO）”，单单击“下下一步””。（4）设置项项目中应应用的电电机最高高速度、、最低速速度和电电机启动动/停止速度度。（5）单击““下一步步”，设设置加减减速时间间。（6）单击““下一步步”。（7）点击““新包络络”，选选择“是是”。（8）图27灰色部分分激活，，在其中中选择““相对位位置”，，设置好好参数，，其中步0的目标位位置不要要设置太太小，需需大于加加减速脉脉冲数之之和。（9）单击““确认””。（10）将参数数”VB0””更改为““VB1000””，需注意意，不要要在程序序中再重重复定义义“VB1000——VB1069”；单击““下一步步”。（11）单击““完成””，在弹弹出的对对话框中中选择““是”。。（12）运动包包络设置置完成。。在调用用子程序序中出现现Q0.0对应的位位控子程程序。六、PLC程序VD1033：运动包包络加速速脉冲数数；VD1053：运动包包络减速速脉冲数数；VD1080：运动包包络加减减速脉冲冲；VD1080=VD1033+VD1053+1。1、上电初初始化Q0.2：驱动器器方向信信号Q0.4：复位指指示灯熄熄灭Q0.6：停止指指示灯点点亮SM0.1：首次扫扫描周期期时该位位打开，，用途是是调用初初始化子子程序。。2、电机控控制子程程序和初初始化EN：使能端端，用SM0.0连接，保保持常通通；I_STOP：有效时时电机立立即停止止；D_STOP：有效时时电机减减速停止止；Done：完成标标志。为为“1”时表明上上一指令令执行完完成；Error：显示错错误代码码，“0”表示无错错误；C_Pos：HSC计数器功功能开启启时，表表示运行行脉冲数数，否则则为0。PTO0_CTRL在程序中中只使用用一次，，并且在在每次扫扫描时得得到执行行,所以使用用SM0.0作为EN的输入。。3、复位VD1100：复位返返回脉冲冲数，在在数据块块的“用用户定义义1”进行设置置。根据电机机的减速速比和驱驱动器的的细分以以及电机机行程设设置。VD1043：运行包包络恒速速段脉冲冲数；VD1100－VD1080=VD1043。VD60.1：运动包包络运行行完成标标志，PTO0_CTRL中的“Done”参数；v100.1：正转运运行状态态；v101.3：正转结结束；4、正转I0.1：正转按按钮；V100.1：正转运运行状态态；V101.2：复位完完成标志志。正反反转自动动运行前前必须复复位完成成；Q0.2：电机方方向；VD1104：正反转转脉冲数数，同VD1100参数一样样，在“数据据块”的的“用户户定义1”中设置．．VD1104－VD1080=VD1043。5、反转VD60.1：运动包包络运行行完成标标志，PTO0_CTRL中的“Done”参数；v100.2：反转运运行状态态；v101.4：反转结结束；I0.2：反转按按钮；V100.2：反转运运行状态态；V101.2：复位完完成标志志。正反反转自动动运行前前必须复复位完成成；Q0.2：电机方方向；VD1104：正反转转脉冲数数，同VD1100参数一样样，在“数据据块”的的“用户户定义1”中设置。。VD1104－VD1080=VD1043。6、手动正正转手动正转转是对电电机的点点动控制制，需要要一直按按住按钮钮，电机机才能运运行。运行至正正限位后后，即使使按住按按钮也不不能运行行，只能能反向运运行。7、手动反反转手动反转转是对电电机的点点动控制制，需要要一直按按住按钮钮，电机机才能运运行。运行至负负限位后后，即使使按住按按钮也不不能运行行，只能能正向运运行。8、紧急停停止紧急停止止：运行行至正负负限位时时，对系系统的保保护策略略。任何情况况下，按按下紧急急停止按按钮，使使系统紧紧急