1 引 言
随着现代科学技术的发展，PLC己广泛地应用于工业控制微型计算机中。
目前，工业机器人关节主要是采用交流伺服系统进行控制，本研究将技术成熟、编程方便、可靠性高、体积小的SIEMENS S-200可编程控制器 ，应用于可控环流可逆调系统，研制出机器人关节直流伺服系统，用以对工业机器人关节进行伺服控制。
工业机器人关节是由直流伺服电机驱动，通过环流可逆调速系统控制电机的正反转来达到对工业机器人关节的伺服控制的目的。
2.1 控制系统结构
系统采用SIEMEN S7-200型PLC， 外加D／A数模转换模块，将PLC数字信号变成模拟信号，通过BT—I变流调速系统(主要由转速调节器ASR、电流调节器ACR、环流调节器ARR，正组触发器GTD、反组触发器GTS、电流反馈器TCV组成)驱动直流电机运转，驱动机器人关节按控制要求进行动作。
2.2 系统工作原理
可控环流可逆调速系统的主电路采用交叉联接方式，整流变压器的一个副边绕组接成Y型，另一个接成△ 型，2个交流电源的相位错开30°，其环流电压的频率为l2倍工频。为了抑交流环流，在2组可控整流桥之间接放了2只均衡电抗器，电枢回路中仍保留一只平波电抗器。
控制电路主要由转速调节器ASR、电流调节器ACR、环流调节器ARR， 正组触发器GTD、反组触发器GTS、电流反馈器TCV组成，其中2组触发器的同步信号分别取自与整流变压器相对应的同步变压器。
系统给定为零时，转速调节器ASR、电流调节器ACR被零速封锁信号锁零。此时，系统主要由环流调节器ARR组成交叉反馈的恒流系统。由于环流给定的影响，2组可控硅均处于整流状态，输出的电压大小相等、极性相反，直流电机电枢电压为零，电机停转，输出的电流流经2组可控硅形成环流。环流不宜过大，一般限制在电机额定电流的5％左右。正向启动时，随着转速信号Ugn的增大，封锁信号解除，转速调节器ASR输正， 电机正向运行。此时，正组电流反馈电压+Ufi2反映电机电枢电流与环流电流之和； 反组电流反馈电压-Uril反映了电枢电流， 因此可以对主电流进行调节。而正组环流调节器输入端所加的环流给定信号-Ugih和交叉电流反馈信号-Ufil对这个调节过程影响极小。反组环流调节器的输入电压为(+Uk)+(-Ugih)+(Ufi2)，随着电枢电流的不断增大，当达到一定程度时，环流自动消失，反组可控硅进入待逆变状态。反向启动时情况相反。另外，可控环流可逆调速系统制动时仍然具有本桥逆变，反接制动和反馈制动等过程。由于启动过程也是环流逐渐减小的过程， 因此， 电机停转时，系统的环流达大值。环流有助于系统越过切换死区，改善过渡特性。
3 系统程序设计
程序设计方案为手动输入一个角度值，让电机转动，通过与电动机相联的光电码盘来检测电动机转的角度，将转动角度变成脉冲信号。由于电动机的转速非常快，所以只能把脉冲信号送往PLC的高速计数器。然后将计数器的脉冲记录与手输入的进行比较，如果两者相等说明电动机已经到达指定角度位置，否则继续进行修正。值得注意的是，由于电动机从转动突变到停止会有一定的惯性， 因此在进行信号比较时应允许有一定的误差，不然电动机就会始终处在修正位置状态。
基于PLC研制的直流伺服系统，利用PLC扩展能力强的特点，添装手动输放装置，实现工业机器人关节直流伺服系统的可视操作。其优点是：(1)无需改变电路结构，即可通过程序实现电机正反转的控制；(2)能够使电机不等待停止转动即可立刻反方向转动；(3)可令电机急停，避免电机惯性转动；(4)编程、维护方便。
接下来组态F参数。双击CPU，打开属性页面。选择“F Parameters”属性页，为安全程序设置密码。该密码在修改F程序时会被提示，保护了安全程序不会被没有授权的访问者随意修改。（在实例中的密码设置为“1”）
图5 为F程序设置密码
密码设置后，点击“OK”，可以看到F参数。这些参数是CPU处理F程序时的基本信息，一般是系统自动分配的，不建议做修改，选择确认即可。
图6 系统F参数
接下来选择“Protection”属性。同样，出于保护的需要，需要为故障安全的程序设置程序修改的权限密码，防止没有授权的访问者随意从/向CPU读/写故障安全的程序。同时，由于西门子的F型的CPU同时可以做为普通的CPU使用，因而，如果程序中包含故障安全程序时，需要将“CPU contains safety program”激活，否则，CPU就是一款普通的CPU，无法处理故障安全的程序。
图7 设置CPU读/写密码
接下来组态ET200S的从站。在Profibus DP的硬件目录下，找到ET200S，选择接口模板IM151，将其连接到之前建立的Profibus网络上。其中选择的电机启动器以及其电源模板均是故障安全型的。
图8 组态ET200S从站
西门子代理商,西门子模块代理商,西门子一级代理商,西门子PLC代理,西门子中国代理商
西门子PLC模块，变频器，触摸屏，交换机
从事智能科技、自动化科技、机电领域内的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务，工业自动化设备安装，工业自动化控制设备、电气设备、机申设备、电子产品、五金产品、金属材料、仪器仪表、橡塑制品销售，商务信息咨询，软件开发，建筑装修装饰建设工程专业施工，建筑安装工程(除特种设备)，机械设备租赁(不得从事金融租赁)，物业管理。工业自动化设备加工、销售。
本公司销售的一律为原装正品，假一罚十，可签正规的产品购销合同，可开增值税发票，税点另外算，24小时销售热线：15221406036 本公司销售的一律为原装正品假一罚十可签正规的产品购销合同可开增值税发票税点另外算24小时销售热线15221406036 西门子触摸屏代理商，西门子一级代理商，西门子中国授权总代理 ----浔之漫智控技术（上海）有限公司 本公司专业经销合信/CO-TRUST科思创西门子PLC；S7-200S7-300 S...
