工业机器人、PLC与自动化之间的关系

很多人不清楚工业机器人、PLC与自动化之间的关系，特别是刚刚接触这行的小伙伴。

今天就来给大家科普一下三者之间的关系，当然我们先要了解它们各自本身的概念。

工业机器人是一种多关节机械手或是多自由度机械手，是靠控制系统和自身动力来进行工作的一种机械装置，多用于工业生产中。

一台工业机器人可替代多人的劳动力，按照先期制定好的标准的工作流程进行工作，帮助减少相关的残次品率，提高单位产出。

工业机器人自出现以来，核心的结构并未有大的变动。普通人“看的见”的部分几乎没什么改动，但“看不见”的部分则改动巨大，新的材料，新的控制理念，新的传感器等使得现在的工业机器人不再只是一个机器，而变成了一个类似于服务器的高度集成的设备。

对，就是一台服务器，服务器连接的电脑就是一个个如相机，激光测距仪之类的东西。工业机器人一般由机械本体和控制器组成。

工业机器人是由很多电机来执行动作的，其实控制工业机器人本质上就是控制那几个电机正转、反转、转快点、或者转大力点。这个我相信你可以理解吧。那么为了控制这几个电机按你的意思动作，自然就需要PLC作为一个控制平台，给你编写程序。

工业机器人不是孤立工作的，一个生产线需要多个工业机器人协作，而且生产线还包括其他可以动的部分，比如传送带、AGV自走车等等，这些角色相互之间要怎么配合，也需要PLC进行协调。

什么是PLC？

“ PLC能协调控制这些设备

PLC(Programmable Logic Controller，PLC)，又称可编程逻辑控制器 ，是现代工业中运用率很高的一种数字运算操作电子系统。

在PLC上含有多种人机界面单元以及通信单元等，其通过数字量或是模拟量的输入输出以控制设备的生产工作。其工作原理可分为三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新，然后再重新进行输入采样、执行和输出的往复（或循环）工作。

PLC可以简单理解为一台小电脑，可以做很多事情。PLC如果用来控制工业机器人就有些难度，PLC常用的那些指令无法实现，如果控制工业机器人需要编写许多类似于函数库的东西，普通电气工程师是无法编写的。

PLC可以去完成工业机器人的技术要求，但是工业机器人无法做到PLC的全面性，也就是说工业机器人属于PLC一个分支，然后在此基础上细化然后做出专门用于机器人自动化的开发环境，使开发者能够省去很多开发时间的同时也得到一些强制性的安全措施。比如说发那科机器人系统和自家的PLC系统。

什么是自动化？

“ 自动化则是有多个这样的设备和PLC组成

自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称 。目前在德国和国际制造业中广泛采用的“嵌入式系统”，将机械或电气部件完全嵌入到受控器件内部，是一种特定应用设计的专用计算机系统。

自动化的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点 。

后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。

自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人机及整个系统的协调、管理、控制和优化。在功能方面，自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是自动化功能目标体系的一部分。

自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。

总结

看完三者的简介，不知是否能够发现一点点三者的关系？

没错，工业机器人最重要的特点就是能「按照预先设定的标准工作流程」工作，而PLC则为包含「多种人机界面」的「数字运算操作电子系统」，而自动化则包含「按预期目标」和「专用计算机系统」这两个特点。

因此，在整个生产线在换产的过程中，只需对PLC程序进行更改，以及工业机器人微调，即可以进行新一轮的生产。

所以学习PLC，能够对工业机器人以及整个工作现场工作状态的深入认识和了解，PLC是工程人员能够灵活运用和控制工业自动化的必由之路。不然就只能够在别人设置好的基础上去做简单的启动停止的工作。没有一些PLC基础，连基本的维护工作水准可能都达不到。

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大家都知道，工业生产和科技的发展都离不开PLC的自动化控制，PLC可以广义的理解为：集中的继电器延伸控制柜，实际的生产应用中，PLC大大的节省了工业控制的成本，加强了设备的集中管理和自动控制，想要学好PLC，首先PLC的基础需要扎实。

1、从PLC的组成来看，除CPU，存储器及通信接口外,与工业现场直接有关的还有哪些接口?并说明其主要功能。

1）输入接口:接受被控设备的信号,并通过光电耦合器件和输入电路驱动内部电路接通或断开。

2）输出接口:程序的执行结果通过输出接口的光电耦合器件和输出组件(继电器、 晶闸管、晶体管)输出,控制外部负载的接通或断开。

2、PLC的基本单元由哪几个部分组成?各起什么作用?

1）CPU：PLC的核心部件,指挥PLC进行各种工作。如接受用户程序和数据、诊断、执行执行程序等;

2）存储器:存储系统和用户的程序和数据;

3）I/O接口:PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件,用来接受被控设备的信号和输出程序的执行结果;

4）通信接口:通过通信接口与监视器、打印机等其他设备进行信息交换;

5）电源。

3、PLC开关量输出接口有哪几种类型?各有什么特点?

晶闸管输出型:一般情况下，只能带交流负载,响应速度快,动作频率高;

晶体管输出型:一般情况下，只能带直流负载,响应速度快,动作频率高;

继电器输出型:一般情况下，可带交、直流负载,但其响应时间长,动作频率低。

4、按结构型式分,PLC有哪几种类型?各有什么特点?

1）整体式:将CPU、电源、I/O部件都集中在一个机箱内,结构紧凑、价格低，一般小型PLC采用这种结构;

2）模块式:将PLC的各个部分分成若干个单独的模块,可根据需要选配不同模块组成一个系统,具有配置灵活、方便扩展和维修的特点,一般中、大型PLC采用这种结构。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成,模块装在框架或基板的插座上。

3）叠装式：结合了整体式和模块式的特点,叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆连接,使得系统不仅配置灵活而且体积小巧。

5、什么叫PLC的扫描周期?它主要受什么影响?

PLC的扫描过程包含内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段,这五个阶段扫描一次所需的时间称为扫描周期。

扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置和用户程序长短有关。

6、PLC采用什么方式执行用户程序?用户程序执行过程包括哪些阶段?

PLC采用循环扫描的方式执行用户程序,用户程序的执行过程包括输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。

7、PLC控制系统与继电器控制系统相比,具有哪些优点?

1）控制方法上:PLC采用程序方式实现控制,容易改变或增加控制要求,且PLC的触点无限;

2）工作方式上:PLC采用串行工作方式,提高系统的抗干扰能力;

3）控制速度上:PLC的触点实际上是触发器,指令执行的时间在微秒级;

4）定时和计数上:PLC采用半导体集成电路作定时器,时钟脉冲由晶振提供,延时精度高,范围宽。PLC具有继电器系统不具备的计数功能;

5）可靠性和可维护性上:PLC采用微电子技术,可靠性高,所具有的自检功能能及时查出。

8、PLC为什么会产生输出响应滞后现象?如何提高I/O响应速度?

因为PLC采用集中采样、集中输出的循环扫描工作方式,输入端的状态只在每个扫描周期的输入采样阶段才能被读入,而程序的执行结果只在输出刷新阶段才被送出;其次PLC的输入、输出延延迟,用户程序的长度等均能引起输出响应滞后。

要提高I/O响入采样、输出刷新,或直接输入采样、输出刷新,以及中断输入输出和智能化I/O接口等多种方式。

9、西门子系列PLC内部软继电器有哪几种?

输入继电器、输出继电器、辅助继电器、状态寄存器、定时器、计数器、数据寄存器。

10、如何选择PLC?

1）机型选择:应从结构形式、安装方式、功能要求、响应速度、可靠性要求、机型统一等几个方面考虑;

2）容量选择:应从I/O点数、用户存储容量两个方面考虑;

3）I/O模块选择:包括开关量和模拟量I/O模块选择,以及特殊功能模块的选择;

4）电源模块及编程器等其它设备的选择。

11、简单叙述PLC集中采样、集中输出工作方式的特点,采用这种工作方式具有哪些优、缺点?

集中采样:在一个扫描周期内,对输入状态的采样只在输入采样阶段进行,当进入程序执行阶段后输入端将被封锁。

集中输出:在一个扫描周期内,只有在输出刷新阶段才将输出映像寄存器中与输出有关的状态转存到输出锁存器中,对输出接口进行刷新,在其他阶段输出状态一直保存在输出映像寄存器中。采用这种工作方式可提高系统的抗干扰能力,增强系统的可靠性,但会引起PLC输入/输出响应的滞后。

12、PLC采用什么样的工作方式?有何特点?

PLC采用集中采样、集中输出、循环扫描的工作方式。

特点:集中采样是指在一个扫描周期内,PLC对输入状态的采样只在输入采样阶段进行,当进入程序执行阶段后输入端将被封锁。

集中输出是指在一个扫描周期内,PLC只在输出刷新阶段才将输出映像寄存器中与输出有关的状态转存到输出锁存器中,对输出接口进行刷新,在其他阶段输出状态一直保存在输出映像寄存器中。

循环扫描是指PLC在一个扫描周期内需要执行多个操作,它采用分时扫描的方式按顺序逐个执行,周而复始重复运行。

13、电磁接触器主要由哪几部分组成?简述电磁接触器的工作原理。

电磁接触器一般由电磁机构、触点、灭弧装置、释放弹簧机构、支架与底座等几部分组成。接触器根据电磁原理工作:当电磁线圈通电后,线圈电流产生磁场,使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁,并带动触点动作,使常闭触点断开,常开触点闭合,两者是联动的。当线圈断电时,电磁力消失,衔铁在释放弹簧的作用下降放,使触点复原,即常开触点断开,常闭触点闭合。

14、简述可编程序控制器(PLC)的定义。

可编程控制器(PLC)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过过程。

PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。

15、简答PLC系统与继电接触器系统工作原理的差别。

组成器件不同;

触点数量不同;

实施控制的方法不同。

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