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1、第23卷第6期无损检测Vol.23No.62001年6月NDTJune2001可编程逻辑控制器在管道机器人控制系统中的应用姜生元,邓宗全,李 斌,李瑰贤(哈尔滨工业大学机械工程系,哈尔滨 150001)摘 要:根据管内机器人工作环境的特殊要求,提出了把可编程逻辑控制器(PLC)用于管内机器人控制系统中的方法,利用PLC的通讯功能、脉宽调制方式(PWM)的输出功能及高速计数功能实现管内外通讯和行走电机的闭环控制。实践证明,系统性能稳定可靠并具有良好的应用前景。关键词:管道;机器人;可编程序控制器;控制系统中图分类号:TG115
2、.28;TP242 文献标识码:A 文章编号:100026656(2001)0620234203THEAPPLICATIONOFPLCTOIN2PIPEROBOTCONTROLSYSTEMJIANGSheng2yuan,DENGZong2quan,LIBin,LIGui2xian(Dept.ofMechanicalEngineering,HaperbinInstituteofTechnology,Haperbin150001,China)Abstract:PLCwasappliedtoin2piperobotcont
3、rolsystemforitsspecificworkingcondition.Thecommunicationbe2tweeninnerandoutercontrollersandtheclose2loopcontrolofdrivingmotorwererealizedbyPLCfunctionsoftele2com2munication,PWMoutputandhigh2speedcounter.Itwasprovedthatthemethodwashighinreliabilityandvaluabletosprea
4、dtopipelineengineering.Keywords:Pipe;Robot;PLC;Controlsystem 在现代工业控制中,可选用的控制器种类很多,表1 常用工业控制器性能比较性能指标差异很大,从定性角度来看,各类型控制器运算价可靠可操可维开发控制器的性能指标如表1所示,设计人员应根据具体情况速度格性作性护性周期选择适宜的控制方案。由于管道机器人是在野外管PLC较慢较高很高容易好短线内部作业,环境恶劣,不允许出现在管内失控的重单片机快低较低较难一般较长[1]大事故。因此除了对机器人的能源动力系统等PC机快高
5、高较难好较长强电部分提出了严格要求外,还对机器人的控制单元提出了极高的运行可靠性要求,以保证控制单元1 控制系统构成不受环境、强电及射线等干扰,在有效的控制策略下起到持续监控作用;另外管道机器人在作业过程中本管道机器人的控制系统由管内车载控制系统主要处理一些开关量,对控制器的处理时间要求不和管外监控系统两部分组成(图1)。控制单元采用高,所以我们采用了可编程逻辑控制器(PLC)作为日本松下公司的两台FP0系列PLC。管内行走和管道机器人的控制器。本文以我们研制的内置动力执行机构由管内车载PLC直接控制,而管外操作者源管内X射
6、线探伤机器人的控制系统为例,详细介在操作面板上通过管外PLC与管内车载PLC间的绍了PLC在管道机器人控制系统中的使用方法,并通讯实现对管道机器人的作业监控。由于所采用的论述了采用PLC实现电机速度控制和位置控制的FP0系列PLC本身只具有RS232接口,通讯距离有限,为适应管道机器人长距离作业的需求,我们在控具体实现过程。制系统中采用了C2NET适配器进行了RS2232/收稿日期:2000207228RS485通讯标准的转换,RS485是一种差动平衡式·234·©1995-2004TsinghuaTongfangOptic
7、alDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.姜生元等:可编程逻辑控制器在管道机器人控制系统中的应用文本,实现了对机器人行走电机、执行机构及动力供给系统等的监控。如对于X射线探伤机器人,为获得射线发射器的状态信息,可将其由从PLC输入接点读入,并存放在内部寄存器WR0和WR1中,主PLC可以随时发送含有读WR0和WR1的指令获取状态信息;为控制电机的转速、位置及X射线发射器等,可将控制字写入从机的WR2和WR3内部寄存器中,从机根据控制字的状态控制机器人动作。3 安全自救控制策略的实现3.1 断线的故障处理
8、为避免断线使通讯中断造成管道机器人因得不图1 管道机器人控制系统框图到新的动作指令而失控的事故发生,不但要对线缆信号传输协议,它可以实现1200m左右距离的可强度和机器人结构等作适当处理,在控制上亦应采靠通讯,且只需两根信号电缆,减小了管道机器人的取相应措施。因此管内的从PLC必须具有一定
