小型通用机器人控制系统设计开题报告(2)
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。随着PLC的发展，出现了更多的功能强大的指令，这些指令本身在单操作的意义上提供了更强的计算能力，特别是运动控制指令和在网络通讯方面功能更加强大，命令支持各种运动功能，实现多轴协调控制、高度的集成操作及位置环和速度环的闭环控制，能够满足高性能工业机器人位置和运动精度要求。
虽然采用基于PC的运动控制器和基于DSP运动控制器也能够实现机器人的运动控制，但是采用PLC的控制接线简单，只需通过运动控制指令便可实现对机器人的运动控制，由PLC构成机器人控制器，硬件配置的工作量较小，无需作复杂的电路板，只需在端子之间接线。因此本设计选用PLC为机器人运动控制器。
3.1.2.PLC类型选择：
目前市面上有各个类型的PLC（美国通用电气（GE）公司， 台达，三菱电气公司，德国西门子公司等一系列PLC公司）由于考虑到各类型PLC的应用的广泛性，选取德国西门子公司的PLC，考虑到机器人各个关节需要单独运动又要协调运动，选取s7-300.
S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。
3.1.3.确定PLC的输入输出模块，电源的选取，储存器的选取。以及经济性的考虑。
3.1.4确定控制对象：
控制系统结构图
控制系统包含对机器人本体工作过程进行控制的控制机、机器人专用传感器、运动伺服驱动系统.
交流伺服电机控制方式确定：
机器人的吹冰个关节的运动靠的是吹冰个关节的电机驱动，因此机器人的控制系统最主要要的任务就是控制吹冰个电机。机器人的吹冰个运动关节都采用永磁同步无刷交流伺服电机，那么PLC控制机器人运动就是直接控制吹冰个电机的正反转，转速，以及位移及角位移量。机器人还有各个关节的位置限度，则有各个关节上的传感器检测，再有PLC控制。
电机的控制方式有：
1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。
3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。
由于转矩控制对电机的速度、位置都没有要求；速度模式对控制器的要求比较高。因此最后选用位置控制来控制电机。