本站小編為你精心準備了工業機器人電力載波群控通信設計研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：針對企業自動化改造過程中利用工業機器人與企業原有設備互聯互通需要重新布線的問題，設計了一種工業機器人電力載波群控通信方案。該方案采用PL3120雙頻電力載波技術，利用雙頻二進制相移鍵控調制手段，實現了工業機器人與外圍設備之間的相互通信與控制。工業機器人采用IO通信模式，利用電平轉換實現與電力載波節點控制器匹配通信。本設計為電力載波技術在工廠車間這種諧波噪音干擾嚴重環境下的應用推廣提供有效解決方案，具有重要的應用價值。

關鍵詞：工業機器人；電力載波；群控通信

1概述

工業機器人作為高端自動化載體，必須與外界進行集成交互，實現群控通信，這樣才能發揮出其強大的協調作業功能，獨立的機器人本體應用價值不高。工業機器人的群控通信主要包括與其它機器人的多機協作、與外圍控制器進行信息交換、采集傳感器信號、驅動執行器等方面，主要依靠RS232、Profibus、EtherNet、標準IO等通信方式，這些全部需要配備專用的通訊電纜。目前國內很多企業引進工業機器人出于自動化升級目的[1]，都是在原有的車間和設備基礎上進行改造，但是此類企業往往車間和設備布局已經定型，實現工業機器人與企業原有設備互聯互通利用常規的通信媒介需要毀壞原有的基建工程才能鋪設線纜，工程施工量大，既費時又費力，改造停工時間長，企業改造難度和成本顯著增加。為了解決這一企業難題，提出了利用電力載波技術實現工業機器人與周邊設備相互通信。

2工業機器人通信接口

工業機器人提供豐富的IO通信接口方式與周邊的外圍設備進行集成交互，工業機器人的通信方式直接決定工業機器人能否集成到系統中以及能否支持復雜控制。以ABB工業機器人為例，機器人支持的通信方式有IO通信、總線通信、網絡通信等。IO通信是工業機器人最常見的通信模式，最常見的有8路IO，或者16路IO以及模擬量0V和24V。在較復雜的IO應用中使用cross-function實現數個IO信號邏輯關系的綁定，也可將數個單獨的IO信號合并為組用于傳輸較為復雜的信號[2]。當工業機器人與外設之間傳遞的信息數量和復雜度很大時，最優的選擇是總線通信和網絡通信，采用何種總線取決于系統中除機器人系統之外的設備能夠支持的通信方式。如果PLC支持profinet總線，則PLC和機器人之間的系統交互易采用profinet總線。工業機器人網絡通信包括Socket、PCSDK、RMQ、RWS等，Socket是基于TCP/IP的通信方式，能夠以字符串的形式發送各種數據。PCSDK提供工業機器人的遠程通信和控制的接口。RMQ用于機器人不同任務之間的通信，分為中斷模式和同步模式。中斷模式下工業機器人響應中斷后實時對信息進行處理。同步模式下工業機器人只在執行讀取指令時才對信息進行處理。RWS基于HTTP實現跨平臺應用，通過IE讀取機器人的信息。

3雙頻電力載波技術

電力線載波通信是以電力網作為通信信道的一種有線通信方式，具有可變信號衰減、阻抗調制、脈沖噪聲、等幅震蕩波干擾等不利于數據傳輸的特性。基于PL3120雙頻電力載波技術是目前一個非常完善的電力通信傳輸方案，采用雙頻BPSK（二進制相移鍵控調制）手段，根據電力線的噪聲動態調整靈敏度，自動消除脈沖噪聲，能夠自適應畸變糾正，校正失真信號。根據電網環境自動啟用電力載波雙載頻工作方式，當第一載波頻率由于噪聲而阻塞時，會自動切換到第二載波頻率，雙頻帶寬要避免由于諧波而導致兩個頻率同時被阻塞的發生，即使在嚴重噪聲干擾的情況下載波數據仍可靠傳輸[3-4]。通過自學習報文路由算法實現電力載波節點中繼角色，實現無需額外增加中繼設備就能自動中繼，延長和擴大電力載波傳輸的距離和范圍。該技術利用三個能夠相互溝通的微處理器分別處理電力載波通信過程中介質訪問、網絡通信和應用處理任務，基于OSI模型的標準化LonTalk通信協議憑借專有的雙頻載波手段有效提高電力載波通信的質量，同時結合豐富的接口電路和智能路由算法有效降低電力載波設備開發難度，節約設備的開發成本。

4工業機器人電力載波群控通信設計

利用常用的IO通信模式實現工業機器人電力載波群控通信原理圖如圖1所示，工業機器人利用基于PL3120雙頻電力載波技術的節點控制器實現工業機器人互聯互通。電力載波節點控制器將一個Neuron處理器核心和一個電力線收發器集成在一起，控制器中以PL3120為核心的中央處理單元結構原理框圖如圖2所示，11個通用I/O端口可以被配置成I2C、Neu－rowire、紅外線、磁卡、邊沿記錄等34種輸入/輸出對象，使之能夠適用于多種應用場合。PL3120內部的A/D轉換器對電力線上的載波信號進行模數轉換，以數字信號處理器DSP為核心，一是對A/D轉換器處理后的數字信號進行算法處理，二是將經過算法處理的數字信號通過D/A轉換器進行數模轉換，通過放大電路進行功率放大后送到耦合電路上進行電力載波傳輸。電力載波節點控制器IO管腳出信號電平是CMOS電平，而ABB工業機器人IO管腳的工作電壓是24V，因此工業機器人IO管腳與電力載波節點控制器IO管腳之間需要電平轉換，可以采用74LS07或三極管等器件實現，原理如圖3所示。ABB機器人的標準IO板接口使用直流電壓電流，其輸入的公共端是0V，輸出的公共端是24V，因此要輸入輸出接線都形成一個回路，實現工業機器人電力載波群控通信首先要對機器人IO信號板進行參數配置：首先配置IO信號板模塊單元，設定模塊單元的名稱、類型、總線和地址，其次配置IO信號，設定信號名稱、類型、占用的模塊單元和地址，建立對應IO信號之后，重啟信號生效。電力載波節點控制器軟件編寫采用NeuronC，它在標準C的基礎上進行了自然擴展，直接支持PL3120的固化軟件，并刪除了標準C中一些不需要的功能，如某些標準的C函數庫，并為載波通信環境提供了特定的對象集合及訪問這些對象的內部函數，它提供了內部類型的檢查，是一個開發載波通信應用的強有力的工具。節點的應用程序包括調度程序、定時器、I/O對象和網絡變量。調度程序負責芯片的任務調度，而定時器用來干涉任務的調度，I/O對象實現神經芯片和外設之間的數據傳送[5]。程序運行采用事件觸發方式，當給定的一個條件為真時，與該條件相關聯的一段程序代碼將被執行，程序中的事件通常是I/O對象的改變、網絡變量的改變、定時器的終止等。

5結束語

本設計為電力載波技術在工廠車間這種諧波噪音干擾嚴重環境下的應用推廣提供有效解決方案，降低了企業車間利用工業機器人實施自動化改造的工程施工量，簡化了改造方案，節省了成本，有效提升企業通過工業機器人升級自動化的積極性，促進了工業機器人在中小型企業的應用。

參考文獻：

[1]楊帥，孫炳孝，薛嵐，等.勞動力成本上升視閾下工業機器人對勞動密集型企業發展的影響[J].科技經濟導刊，2018，26（30）：13-14.

[2]楊帥.一種新型油氣懸掛系統關鍵工裝的設計[J].機床與液壓，2018，46（20）：40-43.

[3]楊帥，薛嵐.船舶電力線載波通信傳輸信號去噪方案設計研究[J].艦船科學技術，2019，41（2）：172-174.

[4]薛嵐，楊帥，孫炳孝.配電網電力載波通信關鍵技術的研究[J].科技創新與應用，2018（11）：140-141.

[5]楊帥，張現征，王興龍，等.機器人信號傳輸方法的研究[J].科技創新與應用，2019（2）：166-167.

作者：楊帥 王子辰 魯紹函 單位：淮安信息職業技術學院