基于PLC的全位置弧焊机器人电气控制系统改进与应用

王振士

（江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 221008）

0 引言

PLC技术属于现场总线技术创新发展而来的新型技术，其中主要整合了现代化的控制技术和计算机技术，利用闭环过程控制的方式可以精细化实现电气系统控制目的，增强系统的优化性和稳定性，因此在全位置弧焊机器人电气控制系统改进的过程中可以使用PLC技术，提升整体系统运行水平、稳定性，达到预期的改进应用目的。

1 全位置弧焊机器人电气控制系统的现状和问题

全位置弧焊机器人电气控制系统主要是由运动控制类型和检测类型的系统组合而成，前者主要是通过液晶触摸屏打造外部参数一键输入的模块，可以按照具体操作需求在模块中输入执行任务的参数，利用控制器设备提升输入指令之后操控工作的精准性，增强和外部数据之间进行通信的实时性水平。而检测系统是由焊缝跟踪、位置检测两种子系统组合而成，能够准确检测出机器人位置情况、状态情况，确保可以有效完成各类操作任务。

1.1 现状分析

目前我国焊接自动化发展的水平已经提升到45%左右，而西方发达国家的焊接自动化水平在71%以上，所以我国和西方国家的技术相比自动化水平还存在一定差距。从当前的实际情况而言，我国在焊接工作中自动化程度较高的就是工业机器人，在使用焊接机器人期间自由度的控制非常丰富，可以有效执行各类较为复杂的工作任务，通过现代化焊接技术增强整体工作效果。并且我国在应用全位置弧焊机器人的过程中，核心技术主要为以下几点：其一，光电式传感器技术，此类技术在应用的过程中具备精确度高、灵敏性强的特点，可以为机器人提供焊缝跟踪的支持，按照检测原理因素、对象因素、光源因素可以将其分成单光点类型、CCD视觉类型、激光扫描类型等传感器，促使弧焊机器人焊接跟踪精确性、稳定性的提升；其二，电弧特性传感器技术，此类技术能够准确地对比焊接电弧电压参数、电流参数的变化情况，明确是否有焊枪位置、焊缝位置相互偏移的现象，利用电气控制系统对焊枪做调整，但是该技术在应用期间成本较高、结构非常复杂；其三，超声波传感器技术，根据技术的应用可分成横波类型和纵波类型两种，前者就是利用超声波在介质传播期间出现反射现象引发的声程变化及时检测焊枪位置和焊缝位置相互偏离的问题，按照声程差数据值对电气控制系统发出指令，使其可以自动化调整焊枪的位置，确保技术的良好运用[1]。

1.2 问题分析

近年来虽然我国在应用全位置弧焊机器人的过程中自动化水平有所提升，但是受到技术因素和其他因素的限制性影响，导致机器人在进行复杂操作期间容易发生电气控制系统的故障问题、中断问题等，例如：系统接触器发生故障问题，不能和电动阀之间良好接触，也可能会出现电气控制系统的电磁干扰问题、机械开关老化或是损坏问题等等，此类现象的出现会导致电气控制系统不能高效化、稳定性运行，甚至无法满足焊接生产的基本需求，出现数据通信不顺畅的问题，不能有效传输各类命令和指令，引发设备执行的故障现象，严重的甚至还会出现经济损失。

2 基于PLC的全位置弧焊机器人电气控制系统改进与应用

2.1 合理进行系统改进

①遵循基本的改进设计工作要点，根据整体系统的特点完善设计方案内容，增强系统运行的可靠性，满足控制对象在焊接工艺方面的基本需求，确保在PLC既定条件之下充分发挥其优势，提升系统的性价比，降低整体系统应用成本，增强系统运作的合理性。具体改进设计工作期间应结合用户操作工艺需求与功能需求等，制定不同的系统改进设计方案，利用模拟实验方式对比不同方案的实施可行性与效果，选择最佳的设计方案，通过合理改进设计处理使得全位置弧焊机器人电气控制系统高质量、稳定性运行[2]。②重点完善改进设计工作的流程和步骤，按照各类指导原则健全改进设计模式，对设计过程进行优化完善，以此为机器人的高质量和高效率应用提供基础保障。首先，重点研究用户的控制需求，根据需求合理设定系统以改进设计的参数和指标。其次，按照系统运行特点，科学选择输入设备和输出设备，避免发生设计缺陷问题，确保所有设备都能正常进行数据通信，同时还需合理设计PLC控制器设备，做好管脚的分配工作以免发生管脚介入故障问题。最后，在改进的过程中完善PCB制版方案、程序设计方案、调试工作模式，在制作成为成品以后的初期阶段开展调试工作，对电路连接的状况测试处理，然后开展内部测试的活动，准确地根据逻辑性特点执行测试工作，完成所有步骤的操作之后就应开展整体系统的测试工作和调试工作，模拟真实场景试运行，明确所改进的系统是否能够满足焊接操作和基本工作的要求，符合标准之后应用在焊接工作领域[3]。

2.2 技术的应用措施

①应用变压器技术。变压器属于电气控制系统中最为重要的电压稳定设备，如果不能合理使用此类技术将会导致电压的稳定效果降低，对整体系统的良好运行造成不利影响。因此在应用变压器技术的过程中应结合全位置弧焊机器人的电气控制系统运行特点合理设计变压器的位置，使得各个供电部分的电压都能处于一致的状态，预防因为电压不稳定出现故障问题；应严格控制二次侧电压供应的状态，确保能够满足用电器运行的基本需求；在工作中还需严格控制变压器的热量，改善散热性能，以免温度过高出现器件损坏的现象，避免由于变压器故障导致电气控制系统出现应用问题，使得机器人处于良好运行状态。②重点应用熔断器设备。此类设备在应用的过程中可以起到电压电流过高的保护作用，属于电气控制系统中非常重要的核心部件，所以在应用电气控制系统的过程中必须要科学选择熔断器部件，按照整体负载状况和器件的性质、结合系统设计需求与电器特征等，保证所选择的熔断器符合标准，使得优化后的系统可以在电压电流过高的情况下自动做保护动作，不会因为电压或是电流异常引发故障问题。③强化信息技术的应用。基于PLC的全位置弧焊机器人电气控制系统改进期间还需重点应用信息技术，提升信息处理的能力，快速适应信息数据量迅速增长的局面，使得机器人在数据信息量较高的状态下也可以有序完成操作任务。在此期间可以将中央处理器部件和PLC关键性技术相互整合，利用先进的大数据技术、网络信息技术等提升数据自动化处理效果，这样在中央处理器和信息技术的支持下可以提升电气控制系统应用期间的运算能力、数据分析处理能力，保证大量数据信息的良好处理，满足系统具体的应用需求[4]。④强化系统架构的完善和调整。一方面，在各类存储间采用数据异步镜像的方式，此类方法在应用期间可以对系统各个模块准确隔离，通过单元化管理的方式提升容灾性能，降低故障问题和安全问题的发生率。另一方面，可以在不同模块相互之间设置电磁干扰的隔离机制，提高整体系统抗干扰性能，保证系统运作的稳定性。利用上述两种方法进行系统架构的调整，能够在发生故障问题之后预防主机或是模块有通信错误的现象，避免引发器件损坏的问题，强化每个模块的隔离效果、减少容灾方面的复杂性，使得系统处于稳定的运作状态。⑤强化应用过程中的维护力度。利用上述各类改进设计和技术方式完善电气控制系统的改进方案、合理设置各类部件，可以从技术层面达到系统的改进目的。将完成改进之后的机器人应用在生产领域，不仅可以提升生产效果，还能借助电磁屏蔽部分减少电磁干扰问题，通过稳定性的输入设备和输出设备提升通信可靠度，利用合适的PLC控制器、分配管脚等降低故障问题的发生率，减少后续维护成本。但是在系统应用的过程中也需要注意按照所改进系统的情况完善日常维护的方案和计划，安排专业的人员在日常工作中观察电气控制系统的运作状态，做好机器人焊接操作的巡查和巡检工作，一旦发现有故障问题或是风险隐患必须要立即处理，以免影响系统和设备的运行效果。同时还需设置故障和风险问题的预警机制，通过自动化和智能化系统动态监测电气控制系统与机器人的运作状态，一旦有风险隐患问题就可以自动地发出警报，以便工作人员按照具体状况快速维修和处理，使得电气控制系统、机器人能够处于良好运作状态，增强整体焊接生产效果和质量，避免影响焊接工作的水平[5]。

3 结语

综上所述，目前我国在全位置弧焊机器人电气控制系统应用的过程中存在很多问题，故障发生率较高、稳定性低，无法满足现代化工业生产的基本需求。因此应重点关注基于PLC全位置弧焊机器人电气控制系统的改进，完善改进的方案和计划，合理使用各类PLC关键性技术，增强整体系统运行稳定性，同时还需完善系统应用期间的维护方案，达到预期的高质量应用目的。