PLC在机器人喷涂生产线控制中的应用

王青

（德州职业技术学院 山东省德州市 253000）

机器人喷涂生产线中采用PLC可编程控制器，具有组态灵活性、抗干扰的特点，体积很小，应用的优势较多，因此在喷涂生产的过程中，应重点关注PLC 在机器人喷涂生产线中的应用，按照系统组成部分与控制原理，合理进行系统的设计与构建，充分发挥PLC技术的优势和价值，达到良好的喷涂生产目的。

1 PLC在机器人喷涂生产线控制中的组成部分与原理

1.1 组成部分分析

按照具体的工艺标准，相关系统的组成部分主要为：输入供给涂料的相关系统，其中包括泵体设备、涂料罐设备、涂料主管路循环回路的部分、有着自动喷枪的供浆设备，同时其中还有自动化的定量控制还有调节的系统。除此之外，周围还存在旋转工作台部分、线性的物料输送部分等等，其中的旋转工作台，属于机器人生产线中非常主要的机械设备，可以分成转动部分、用来进行毛坯传输的部分、夹紧定位的部分，在工作台实际运行的过程中，可以准确进行旋转角度的控制、速度的控制，这个部分中含有交流伺服、数控转台结构，在设置伺服系统的过程中，其中应该具有位置控制模式和速度控制模式，通过计算机技术合理切换控制模式，并且进行相关位置指令脉冲串的合理输出处理。在此期间使用电磁铁将能够更好的进行毛坯传输处理、夹紧定位处理的设备固定在旋转工作台中。与此同时，还有线性物料输送的相关系统，主要就是上料部分与下料部分，并且在旋转工作台的左右区域设置几个工位，当做是临时性进行物料存储的工位，设置光电开关便于进行坯料到达情况的检测。在整个系统中的输送部分，存在手动操作与自动操作两种形式，可以实时性的进行切换处理[1]。

1.2 具体的控制原理分析

系统在喷涂生产的过程中，主要利用PLC 进行毛坯输送方面的控制，利用计算机技术实现机器人、转台的有效控制目的，相互之间进行数据信息的传输，确保喷涂生产线的良好运行，如图1 所示，PLC 在机器人喷涂生产线中的应用，有着相互控制的作用，通过系统的良好控制可以保证生产工作质量和效益。

2 PLC在机器人喷涂生产线中的应用措施

2.1 合理进行硬件部分与软件部分的设计

在设计相关硬件部分和软件部分的过程中，应按照机器人喷涂生产线的实际情况，合理使用PLC 技术，保证有关生产线工作的良好开展。

对于PLC 来讲，应该选择FX2n 相关系列的高级模块，具有较高的运行速度，功能也非常良好，同时还可以更好的进行逻辑选件、定位控制。由于FX2n 属于多路输入和输出的多重应用方案，为了确保更好的应用在机器人喷涂生产线中，可以应用48 模型，保证整体生产线的良好控制、PLC 技术的高效化应用。与此同时，在选用I/O 的过程中，还应该设置相应的系统，如表1 所示，确保整体I/O 的合理设计。

图1：PLC 技术在机器人生产线中的应用原理

图2：相关的通讯模式

2.1.2 合理设计PLC 和计算机通讯的系统

为确保PLC 和计算机良好的通信，应该设计相关的系统：

（1）设计通讯连接的系统。有关的计算机、PLC 相互集成的过程中，最为关键的就是信息传递和传输，通常情况下，上机位部分、下机位部分相互的信息传递形式很多，例如：网络形式、RS232 形式等等，而在机器人喷涂生产线方面，一般情况下PLC 和相关的计算机之间的距离很近，所以可以利用RS232 的形式进行通讯，如图2 所示，为具体的硬件相互连接的形式[2]。与此同时，在设计通讯连接系统的过程中，PLC 的部分还应该合理设计串行通讯的模块部分，也就是通过相关模块支持RS232 的信息交换，保证相互之间能够更好的进行信息的互换处理，实现相互之间的可靠性、稳定性通信的目的，改善通信现状的同时，保证通信的效果。

（2）合理设计信息传递的系统。在相关系统中配料进入到喷涂工位之后，应该确保PLC 和计算机之间直接进行信息传递，为保证信息传递效果，可以进行以下的设计：在喷涂工位的光电开关接收到有关配料到达的信号以后，电机设备停止运转，然后为计算机发送信号。在计算机接收相关信号以后，向PLC 系统中发送信号，然后为有关的机器人控制器设备、转台伺服系统等发送相关的信号。在系统接收到信号以后，电磁铁架对托盘进行夹紧，开展生产操作工作。

2.1.3 合理设计软件部分

在设计软件的过程中，应该设定有关的喷涂完毕、配料到达状态控制方面的软件，保证整体系统都能够稳定、良好的运作[3]。

表1：I/O 的合理选用

2.2 合理采用抗干扰的方式

2.2.1 合理使用高性能的电源

由于在平面阻尼型欠驱动夹持器连杆间添加了弹簧力，使得该机构满足最小阻尼定律[18]，即沿最小阻尼方向运动时，尽管其自由度数目大于驱动数目，也不会呈现运动状态不确定的现象。图1为典型的二自由度平面阻尼型欠驱动夹持器，其中：β为EA与水平方向的夹角，γ为杆3和杆5之间的夹角；v为点E到夹持器对称轴的距离，G为夹持器最大开口范围。夹持器左右对称，以右侧结构为例，弱弹簧安装于驱动杆1、推动杆2之间，可在运动过程中对铰链B添加阻尼。由于弹簧刚度很小，在建立夹持力模型时弱弹簧力可以忽略不计。

应用PLC 技术和系统的过程中，应该合理使用高性能的电源，在电网中设置具有一定抗干扰性能的电源，以此来预防干扰问题。通常情况下，PLC 系统应用期间，电源属于非常重要的部分，电网干扰传入系统，是通过变压器、整体系统的电源所带来干扰，因此，必须要选择具备一定抗干扰性能的电源，以免出现干扰问题。在选择电源的过程中，变送器设备、信号仪表设备等电源，可以选择分布电容较小并且抑制性较高的配电器设备，预防出现系统干扰的问题，与此同时，为了预防出现电网馈点中断的现象，可以利用在线不间断类型的电源，保证供电系统的安全性和可靠性。

2.2.2 合理进行电缆的敷设处理

为预防出现动力电缆敷设电磁干扰性的问题，在敷设电缆的过程中可以选择应用铜带铠装屏蔽性的电缆材料，减小动力线生产过程中可能会出现的电磁干扰，同时也可以按照信号的类型，针对性的选用电缆进行传送，分层性的进行敷设处理，不可以应用同样一种电缆输送不同的信号，并且要开展平行敷设处理工作，以此预防出现电磁干扰的现象，保证电缆的良好敷设和应用[4]。

2.2.3 着重采用硬件滤波技术、软件抗干扰技术

计算机采集接收信号之前，在信号线方面设置并接电容，以此预防出现工模干扰的现象。也可以在信号两极之间合理设置滤波器设备，以此预防出现差模干扰的现象。对于电磁干扰来讲，一般情况下都非常复杂，要想从根本上消除很难实现，所以，就必须要做好预防工作，在有关的系统中合理设计软件、进行组态控制，开展软件的抗干扰处理工作，在保证系统可靠性的同时，有效规避相关的干扰问题。例如：开展数字滤波方面、工频方面的整形采样处理工作，阶段性进行参考点电位的校正处理工作，在其中使用动态零点。也可以借助信息冗余技术措施，在其中设计软件的标志位。除此之外，也可以通过间接跳动的方式，合理设置软件陷阱，这样不仅能够增强软件的可靠性，还能增强系统的安全性。

2.2.4 合理进行接地处理

对于接地来讲，主要目的就是能够确保系统的安全性，同时还能够增强抗干扰性能，因此，在机器人喷涂生产线的具体控制工作中应用PLC 技术，就应该合理进行接地处理，正确选择接地点，在保证安全性的同时预防出现干扰问题。建议在接地处理的过程中，采用浮地的形式、直接接地的形式、电容接地的形式等，科学化的进行控制，由于PLC 技术在应用的过程中，是高速度运行、低电平控制类型的设备，所以最好是利用直接接地的方式，在完善接地系统的同时，增强整体结构的运行有效性。

2.3 满足不同产品类型和喷涂颜色的需求

在机器人喷涂生产线中要想合理应用PLC 技术，就必须要满足各种产品类型和喷涂颜色方面的需求，灵活性进行生产线的控制，从根本上提升生产质量和效果。通常情况下喷涂生产的过程中，产品类型很多，颜色的要求也较多，对于不同产品的喷涂生产、自动化控制，操作较为复杂，为了保证PLC 技术在其中的良好应用，可以将喷涂数据信息分成多个数据区，按照产品类型、颜色等，明确生产线的工序顺序，循环性的进行喷涂操作。在产品运行的过程中，有关的位置数据信息也会随之发生改变，如果产品不能及时的到达工位，就可以将相关的喷涂数据信息输入到产品的存储区域之内。

2.4 合理进行喷涂数据的处理

应用PLC 进行机器人喷涂生产线的控制，应该重点开展有关喷涂数据的处理工作，完善数据信息的处理流程，确保底漆站、面漆站之间数据的有效传输。首先，应该健全具体的数据处理程序。要求在机器人喷涂生产线方面，对喷涂数据信息进行处理并且发送，可以在PLC 系统中设置存储区域，在产品经过工位的时候，可以通过设备进行产品喷涂数据信息的传输，使得数据进入到PLC 系统之内，在计算处理以后，做出有关的动作响应。与此同时，能够在各个工位中进行产品信息的实时性显示，便于开展喷涂控制工作。其次，应该创建底漆、面漆方面的数据信息传输系统，采用双链传动的形式，在传输链驱动及设备上面设置编码器，便于收集产品的底漆数据信息、面漆数据信息，然后按照具体的情况进行喷涂操作的控制，这样在数据信息合理传输和处理的情况下，不仅能够提升喷涂生产的便利性，还可以预防出现生产的质量问题或是其他问题，以此来确保喷涂生产的效果。

3 结语

综上所述，机器人喷涂生产线中应用PLC 技术，应结合具体的技术原理、系统组成部分，科学开展软件部分和硬件设备的设计工作，合理创建相关的接地系统、安全保护系统，同时完善数据传输的模式，确保PLC 技术能够在机器人喷涂生产线中高质量、高效化的应用，避免出现喷涂生产质量问题或是其他问题，保证生产的高效化水平。