摘要：随着电气自动化技术的日益成熟，其已逐步渗透入各行各业，并以机械化、可编程、误差小等优势大大提高了工作效率，促进了相关行业的发展。自20世纪70年代起，相关学者借助着计算机的独特优势研究电气工程技术，使其朝着自动化、智能化的方向发展。如今电气自动控制技术日益完善，改变了相关人员的工作方式，减少资源消耗并提高了工作效率。但随着工业产品及生产设备日新月异，诸多传统电气设备在设计方面存在着不足，我国自动化控制水平一定程度上低于欧美国家，不仅难以满足当今产品的质量需求，更影响了电气设备的正常使用。于是本文根据实际生产情况中对不同运行参数要求存在差异，而选择不同的监控方式并分析其各自存在的优缺点;另外对系统硬件、输入/输出电路进行设计，提出一种妥善的电气自动化设计，并与传统存在的自动控制系统进行对比分析。
关键词：PLC的机器人；电气控制；系统的设计
引言
机器人在专用机床及自动化生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。本设计中的机器人采用关节式结构，它模拟人手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配，动作由液压驱动，并由电磁阀控制，动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。PLC以其可靠性高，抗干扰能力强，编程简单，使用方便可靠等特点，在机械制造业得到了广泛的应用。选用三菱公司的FX2N—32MR可编程序控制器对机器人的电气控制系统进行设计，提高了自动化程度和可靠度，效果良好。
1PLC技术简介
PLC技术是随着微机技术发展而出现的产物,该技术充分利用了微处理器技术的优点,弥补了传统控制技术中的功耗高、可靠性低等缺陷不足。PLC技术由美国科研人员在20世纪60年代提出,技术应用简单,无需进行采用专业的计算机语言进行编程,通过简单的继电器梯形图指令即可实现操作。PLC技术是一种可编程逻辑控制器,将其应用在电气自动化控制系统中,简化了控制程序,降低了自动化控制的能源消耗,提高了自动化控制的灵敏度,经过这些年的发展,PLC技术也越来越成熟,应用的领域也在不断扩大,提高了工业生产中的自动化控制水平,推动了社会经济的发展。
2PLC设计原则
PLC系统作为一个整体的设计，必须要符合有关设计原则，只有这样，才能真正提高设计效率，并有效减少运行错误。也就是说，一个良好的设计效果是很重要的。首先，在实际设计中，必须要尊重安全原则，提升系统可靠性，确保系统的正常运行。其次，在保证系统良好性能的基础上，尊重最低成本原则，提高制造企业的经济效益。
3PLC技术的优势
①编程方便，操作简单。PLC技术编程采用简单的梯形图、逻辑图等基础编程语言，在程序编译和修改中不需要太过复杂的信息技术知识，为操作人员提供了便利。在程序修改调试中可以随时进行程序增减，容易操控，方便应用。②功能性强，性价比高。随着科技的发展，我国PLC技术也在进一步提高。一台小型的PLC中就可以囊括成百上千个编程元件，麻雀虽小五脏俱全，PLC完全可以实现非常复杂的控制功能，给编程用户的使用减少了许多麻烦。与同类型功能的继电系统相比，PLC价格实惠，功能完整，是用户的不二选择。③可靠性高，抗强干扰。与传统的继电系统相比，PLC的抗干扰能力尤为突出。传统继电控制系统使用大量中间继电器和时间继电器，容易在接触点出现接触不良而导致机器故障，而PLC则使用软件代替继电设备，大大减少了工具连接方面硬件元件的使用量，保障了系统的稳定运营。
4机器人的硬件控制系统设计
4.1机器人的动作顺序
由原始位置将已加工的好的工件卸下，放回料架，等料架转过一定角度后，再将未加工的零件拿起，送到加工位置，等待机械加工结束，再将加工完毕的工件放回料架，如此重复循环。
4.2根据机器人的动作要求
控制系统采用限位开关SQ1~SQ10作为位置检测信号，实现精确定位。为了保证手指在抓取工件时，能够在移动前抓住物体达到足够的夹紧力，在夹紧缸的液压回路中安装了压力继电器SQ1作为压力检测信号。机器人的启动和停止由按钮SB1和SB2控制，机器人各部分的手动操作按钮SB3至SB6被控制。SA1是机器人手动和自动工作模式的转换开关。
5PLC控制的软件设计
5.1机器人的工作过程
根据机器人的工作过程要求,确定各动作的先后顺序和相互关系,得出机器人程序流程图如图2所示。PLC控制程序主要由手动操作和自动操作两部分组成。在正常运行时,机器人处于自动操作方式。机器人处于原始位置时大臂竖立、小臂伸出并处于水平、手腕横移向右、手指松开。工作时按一下启动按钮SB1,机器人动作顺序为:原始位置(大臂竖立、小臂水平且缩回、手腕横移向右、手指松开)→手指夹紧(抓住工件)→手腕右移→小臂上摆→大臂下摆→手指松开(将工件放在料架上)→小臂回缩→料架回转→小臂伸出→手指夹紧(抓住工件)→大臂上移(从料架上取走工件)→小臂下转→手腕左移→手指松开(回到原位)。选择手动方式时,分别控制手动按钮对应机器人的手指、手腕、小臂、大臂和料架的动作,该方式一般作为机器人的调整和维护用。
5.2在开关量方面
目前PLC技术还广泛应用于电气工程及其自动化控制中的开关量方面，在实际控制操作过程中，是以可编程存储器的形式来控制继电气操作，以满足用户的使用需求。一般来说，PLC技术是用于电气工程及自动化控制系统中电流继电器的开关量的控制，如果仍然沿用以往的技术手段，需要给设备提供充足的反应实践，控制效果难以达到现阶段的使用需求，并且设备运转的时间也会越来越长，如果不能及时的进行调整和优化，那么将严重影响电气工程项目的发展和运行。如采用人工干预和控制的方法来进行操作，那么会造成人力资源的浪费，不利于电气工程的长久发展，而PLC技术的使用，则从根本上优化系统中的所存在的不足，满足系统的当前操作的需要。同时，灵活运用这种优化方法也可以改善当前系统的缓慢响应，优化了系统的整体使用效果，促进操作效率，提升实际控制效果和质量。
结束语
用可编程控制器设计的机器人电气控制系统,简化了繁杂的硬件接线线路,节省了空间,降低了设备的故障率,使控制具有很强的柔性和功能的可拓展性,使设备的运行稳定,维护方便,劳动生产率大大提高,各种操作方式自由切换,满足了各种生产需求。本文作者创新点:在机器人自动控制系统的设计研制中,利用PLC控制技术代替了普通的继电器控制电路,这使得机械设备性能得到很大程度的提升,电路简化,可靠性提高,动作准确,维护方便,抗干扰能力更强。
参考文献
[1]王馨.计算机技术应用下的电气自动化控制系统设计浅谈[J].科技风，2019(34):96.
[2]侯小强.自动化数控车床电气控制设计分析[J].设备管理与维修，2019(22):116-117.
[3]杨熙，凌寒凝.智能化技术在电气工程自动化控制中的运用[J].中国新技术新产品，2019(21):23-24.
[4]徐永梅.数控机床电气控制系统的PLC设计[J].电子技术与软件工程，2019(18):129-130.
[5]蔡蓓蓓.基于PLC的机床电气控制系统设计与应用要点[J].南方农机，2019，50(18):150-151.