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摘 要： 在工业产业不断提高和变化的趋势下，工业机器人在生产线上备受关爱，从产品出产成型，工业机器人可以进行包装、分类、码垛、除尘和清洗等作业。采用PLC控制的工业机器人，能够通过传感器对辊道运送来的物品，进行信号采集，采集后通过条码扫描进行分类，再通过机器人进行相应的抓取，这一程序设计大大的节约了已往的劳动力的时间和效率，使得成本降低，并且生产线的稳定性和安全性均得到保证，对工业发展有着重要的现实意义。
关键词： 控制系统;可编程控制器;应用
一、机器人码垛项目控制系统设计
（一）控制系统说明
本控制系统采用三菱FX3U系列PLC，CPU自带编程接口，配置输入输出模块，通过标配的RS422通信接口与三菱触摸屏监控系统通讯，并配置RS232串行接口通讯模块与条形码扫描仪通讯，PLC与机器人之间的通讯采用CC-Link总线通讯。
设备运行方式分为自动和手动，控制系统在主控柜设置自动/手动选择开关，配备操作盒的单机设备，在其操作盒上设置自动/手动选择开关。若主控柜选择自动，单机设备操作盒选择自动，那么系统自动运行，单机设备自动运转;若单机设备选择手动，不论系统是自动还是手动运行，在保证安全的情况下单机设备都可以手动操作，此时，与单机设备有交接的设备暂停，不影响系统其它设备自动运行。
（二）程序控制逻辑
由于PLC完成整个系统的主要控制逻辑功能[7]。同时考虑到系统本身的安全和稳定性，又要考虑到控制系统的灵活性、方便性、经济性和易维护性等多方面的不定性因素，决定FX3U系列的PLC最适合。
系统要求主要完成功能如下：
1.完成控制输送机停止及制动的信号接受;
2.码垛产品的信号接收，码垛完后给出“完成”信号到相应输送机;
3.当产品到位，进行检测夹取，条码扫描信号接收;
4.机器人抓手上传感器的信号接收和发送;
5.能够和机器人进行通讯，能够远程对机器人进行编程和修改程序;
6.对所有信号进行接手发送的处理，完成和上位机的通信。
机器人码垛机主要由机械主体、伺服电机驱动系统、手臂机构、末端执行器、末端执行器调节机构以及检测机构组成，按不同的物料堆垛、层数等要求进行参数设置，实现不同类型物料的码垛作业[8]。
码垛工作过程：
由来料滚筒线上送来的物品，工件推至抓取位置→工件到位检测→条码扫描判断工件型号→机械手下降夹抱工件→机械手上升→机器人各轴同时运动旋转→机械手到位放置工件→返回→循环反复，按照这样的工作模式循环工作。
二、碼垛项目中PLC故障检测与维护
（一）PLC的故障检测
1.当CPU发生异常情况 如果CPU出现异常报警状况时，第一时间我们要检查CPU连接在总线上的所有元器件是否发生故障，根据自己的习惯我们在进行过检测的元器件上做个记号，逐一的更换元器件从而找出故障点，完成故障的处理[13]。
2.当存储器发生异常情况 如果PLC的存储器出现异常报警状况时，首先我们应考虑是否是因为程序编写出现错误而发生的故障，从而重新编写程序，若是仍然不能解决故障，我们要考虑是否是因为周围噪音的干扰使得程序发生了变化，如果均不是的话，我们应该考虑更换一个新的存储器了。
3.当出现输入/输出单元异常情况 如果出现这种故障，首先我们要检查连接的线缆即输入/输出单元的插线端是否连接好，找到故障单元并进行更换。
4.当发生电源断电故障 当电源断电时，程序也会消失，因此我们要定期的检查电源的剩电量，并进行更换。
5.当出现电源重新插入动作却停止的故障 这种情况的发生最大可能性是噪音干扰和PLC内部接触不好，一般情况电路电容容量减少或元器件性能不良才会导致噪音干扰，而对于PLC内部的接触不好则应该查接插线和电缆的接触状态，或是通过轻敲PLC进行判断。
（二）PLC的维护
1.PLC的电池维护 PLC的随机存储器RAM是存放程序的，锂电池主要是给计数器和具有保持功能的辅助继电器供电，电池大家知道它是有使用寿命的，锂电池理论上是5年，当电源跌落指示灯亮时，则说明锂电池已经不足以使用，这就说明用户应该更换电池了，不过不用担心，在更换期间由锂电池支持的单元程序会维持一周左右，但是我们应该尽快的更换的电池以免程序丢失。
更换锂电池主要是五大步骤：
1.在更换前，我们最少要保持PLC的通电时间在15S以上，这样才能有足够的时间进行程序的自保持;
2.其次要断开PLC的交流电源;
3.之后把基本单元的电池盖板打开;
4.随后拿出旧电池，更换上新的电池;
5.最后盖上电池的盖板，完成锂电池的更换;
值得注意的是，更换时间我们要尽量的控制在3min的范围里，否则RAM的程序会消失。
2.输入输出故障维护 PLC和外部进行通讯的主要通道是输入输出通道，因此输入输出是否正常很重要，在考虑这种情况正常下，对于接线端子、连接配线和保险丝等元器件的正常运行也是很重要的。
对于输入故障，检查LED电源指示灯是必不可少的，当现场元器件动作，而指示灯没有反应，那么需要检查输入端子的电压是否达到正常值，如果输入端子电压达到正常值，则需要替换输入模块，如果LED指示灯有一个变暗，但是通过编程器件检测器、处理器未被识别输入，则可能是输入模块出现故障，如果替换模块仍然没有解决问题，则可能是I/O机架或者是电缆出现故障，那么则需进一步检测期具体故障[15]。
对于输出故障，和上述一样，也要先检查指示灯和设备是否响应，输出触点接通电源，指示灯亮输出设备却没有发生相应的响应，首先需要检查保险丝或替换模块的所处状态，要是保险丝正常，替换模块不能响应相应设备，则需要检测现场的接线情况，如果出现设备监测器检测出一个设备接通有输出，指示灯却不显示，可考虑更换模块。
对于故障检测，区分是内部故障还是外部故障是进行输入输出故障检测的最经济的方法，在有电源指示器和逻辑指示器同时存在情况下模块故障才容易被我们发现，替换模块或是输入端子板和输出端子板两端电压值正确，是我们首先需要被检测的，在不响应的情况下更换模块。若现场连接出现故障，则替换模块无效，判断现场连接出现故障的方法是，使输出设备停止，输出电压能够达到预定值时，则为故障。当发生现场设备响应，而指示灯没有亮，那么必须更换模块。最后检测接线端子排出现故障，如有出现虚焊，则需更换端子排。
结语：
近些年，国家对工业4.0的重视程度越发的高，相信PLC将凭借自身的优点，在未来的工业发展浪潮中发挥出更好的作用。
参考文献
[1]电气自动化设备中PLC控制系统的应用[J]. 孙文浩.电子技术与软件工程. 2017（15）.
[2]电气自动化设备中PLC控制系统的应用分析[J]. 唐伟民.中国高新区. 2017（10）.
[3]CCLINK总线在胎面挤出生产线控制系统中的应用[J]. 唐国庆，宋显斌.装备制造技术. 2012（06）.
[4]CC-Link IE Field和CC-Link网络在蓄电池设备生产线上的应用[J]. 黄帅齐.中国仪器仪表. 2017（05）.
关键词： 控制系统;可编程控制器;应用
一、机器人码垛项目控制系统设计
（一）控制系统说明
本控制系统采用三菱FX3U系列PLC，CPU自带编程接口，配置输入输出模块，通过标配的RS422通信接口与三菱触摸屏监控系统通讯，并配置RS232串行接口通讯模块与条形码扫描仪通讯，PLC与机器人之间的通讯采用CC-Link总线通讯。
设备运行方式分为自动和手动，控制系统在主控柜设置自动/手动选择开关，配备操作盒的单机设备，在其操作盒上设置自动/手动选择开关。若主控柜选择自动，单机设备操作盒选择自动，那么系统自动运行，单机设备自动运转;若单机设备选择手动，不论系统是自动还是手动运行，在保证安全的情况下单机设备都可以手动操作，此时，与单机设备有交接的设备暂停，不影响系统其它设备自动运行。
（二）程序控制逻辑
由于PLC完成整个系统的主要控制逻辑功能[7]。同时考虑到系统本身的安全和稳定性，又要考虑到控制系统的灵活性、方便性、经济性和易维护性等多方面的不定性因素，决定FX3U系列的PLC最适合。
系统要求主要完成功能如下：
1.完成控制输送机停止及制动的信号接受;
2.码垛产品的信号接收，码垛完后给出“完成”信号到相应输送机;
3.当产品到位，进行检测夹取，条码扫描信号接收;
4.机器人抓手上传感器的信号接收和发送;
5.能够和机器人进行通讯，能够远程对机器人进行编程和修改程序;
6.对所有信号进行接手发送的处理，完成和上位机的通信。
机器人码垛机主要由机械主体、伺服电机驱动系统、手臂机构、末端执行器、末端执行器调节机构以及检测机构组成，按不同的物料堆垛、层数等要求进行参数设置，实现不同类型物料的码垛作业[8]。
码垛工作过程：
由来料滚筒线上送来的物品，工件推至抓取位置→工件到位检测→条码扫描判断工件型号→机械手下降夹抱工件→机械手上升→机器人各轴同时运动旋转→机械手到位放置工件→返回→循环反复，按照这样的工作模式循环工作。
二、碼垛项目中PLC故障检测与维护
（一）PLC的故障检测
1.当CPU发生异常情况 如果CPU出现异常报警状况时，第一时间我们要检查CPU连接在总线上的所有元器件是否发生故障，根据自己的习惯我们在进行过检测的元器件上做个记号，逐一的更换元器件从而找出故障点，完成故障的处理[13]。
2.当存储器发生异常情况 如果PLC的存储器出现异常报警状况时，首先我们应考虑是否是因为程序编写出现错误而发生的故障，从而重新编写程序，若是仍然不能解决故障，我们要考虑是否是因为周围噪音的干扰使得程序发生了变化，如果均不是的话，我们应该考虑更换一个新的存储器了。
3.当出现输入/输出单元异常情况 如果出现这种故障，首先我们要检查连接的线缆即输入/输出单元的插线端是否连接好，找到故障单元并进行更换。
4.当发生电源断电故障 当电源断电时，程序也会消失，因此我们要定期的检查电源的剩电量，并进行更换。
5.当出现电源重新插入动作却停止的故障 这种情况的发生最大可能性是噪音干扰和PLC内部接触不好，一般情况电路电容容量减少或元器件性能不良才会导致噪音干扰，而对于PLC内部的接触不好则应该查接插线和电缆的接触状态，或是通过轻敲PLC进行判断。
（二）PLC的维护
1.PLC的电池维护 PLC的随机存储器RAM是存放程序的，锂电池主要是给计数器和具有保持功能的辅助继电器供电，电池大家知道它是有使用寿命的，锂电池理论上是5年，当电源跌落指示灯亮时，则说明锂电池已经不足以使用，这就说明用户应该更换电池了，不过不用担心，在更换期间由锂电池支持的单元程序会维持一周左右，但是我们应该尽快的更换的电池以免程序丢失。
更换锂电池主要是五大步骤：
1.在更换前，我们最少要保持PLC的通电时间在15S以上，这样才能有足够的时间进行程序的自保持;
2.其次要断开PLC的交流电源;
3.之后把基本单元的电池盖板打开;
4.随后拿出旧电池，更换上新的电池;
5.最后盖上电池的盖板，完成锂电池的更换;
值得注意的是，更换时间我们要尽量的控制在3min的范围里，否则RAM的程序会消失。
2.输入输出故障维护 PLC和外部进行通讯的主要通道是输入输出通道，因此输入输出是否正常很重要，在考虑这种情况正常下，对于接线端子、连接配线和保险丝等元器件的正常运行也是很重要的。
对于输入故障，检查LED电源指示灯是必不可少的，当现场元器件动作，而指示灯没有反应，那么需要检查输入端子的电压是否达到正常值，如果输入端子电压达到正常值，则需要替换输入模块，如果LED指示灯有一个变暗，但是通过编程器件检测器、处理器未被识别输入，则可能是输入模块出现故障，如果替换模块仍然没有解决问题，则可能是I/O机架或者是电缆出现故障，那么则需进一步检测期具体故障[15]。
对于输出故障，和上述一样，也要先检查指示灯和设备是否响应，输出触点接通电源，指示灯亮输出设备却没有发生相应的响应，首先需要检查保险丝或替换模块的所处状态，要是保险丝正常，替换模块不能响应相应设备，则需要检测现场的接线情况，如果出现设备监测器检测出一个设备接通有输出，指示灯却不显示，可考虑更换模块。
对于故障检测，区分是内部故障还是外部故障是进行输入输出故障检测的最经济的方法，在有电源指示器和逻辑指示器同时存在情况下模块故障才容易被我们发现，替换模块或是输入端子板和输出端子板两端电压值正确，是我们首先需要被检测的，在不响应的情况下更换模块。若现场连接出现故障，则替换模块无效，判断现场连接出现故障的方法是，使输出设备停止，输出电压能够达到预定值时，则为故障。当发生现场设备响应，而指示灯没有亮，那么必须更换模块。最后检测接线端子排出现故障，如有出现虚焊，则需更换端子排。
结语：
近些年，国家对工业4.0的重视程度越发的高，相信PLC将凭借自身的优点，在未来的工业发展浪潮中发挥出更好的作用。
参考文献
[1]电气自动化设备中PLC控制系统的应用[J]. 孙文浩.电子技术与软件工程. 2017（15）.
[2]电气自动化设备中PLC控制系统的应用分析[J]. 唐伟民.中国高新区. 2017（10）.
[3]CCLINK总线在胎面挤出生产线控制系统中的应用[J]. 唐国庆，宋显斌.装备制造技术. 2012（06）.
[4]CC-Link IE Field和CC-Link网络在蓄电池设备生产线上的应用[J]. 黄帅齐.中国仪器仪表. 2017（05）.