一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统，其特征是，包括人PC机、PLC主控系统、所述PC机通过与PLC系统通过ADS协议进行数据交互，所述PLC主控系统包括PLC主站和若干PLC从站，所述PLC主站和若干PLC从站之间分别采用EtherCAT进行数据交互，所述PLC主站和PLC从站基于ADS协议与PC机进行数据交互；所述PLC从站包括与六轴机器人个关节分别对应的运动控制器和逻辑控制器。采用EtherCAT通讯方式实现PLC主站和PLC从站之间的数据传输，数据兼容性好。六轴机器人关节注入可变误差分析算法，为机器人关节安装调试及控制算法的开法提供数据参考。TwinCAT作为主控核心采用分布式时钟技术确保各EtherCAT从站模块之间时钟同步。步。步。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及工业自动化控制领域，尤其涉及一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]随着国家电网规模的日益扩大，安全理念已成为电网企业文化最核心的一部分，人身、电网、设备安全是一切工作的前提与基础。然而，目前还存在操作人误操作、登高作业危险系数高、输电线路有异物悬挂不好清理等现实问题，随着工业自动化水平的提高，更多领域采用工业机器人代替人工工作，但是机器人的控制对速度和精度提出越来越高的要求，为保证工业机器人精确完成动作和作业，其相应的控制系统显得尤为重要，传统的机械臂控制系统通信方式底线响应时间过长，需要多种协议转换，无法满足多样化的通讯需求，从而影响机械臂的响应速度和动作精度。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了克服现有技术的工业机器人动作精度和相应速度受传统通信方式和控制方法影响的问题，提供一种精度高、响应快的基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统及控制方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统，其特征是，包括人PC机、PLC主控系统，所述PC机通过与PLC系统通过ADS协议进行数据交互，所述PLC主控系统包括PLC主站和若干PLC从站，所述PLC主站和若干PLC从站之间分别采用EtherCAT进行数据交互，所述PLC主站和PLC从站基于ADS协议与PC机进行数据交互；所述PLC从站包括与六轴机器人个关节分别对应的运动控制器和逻辑控制器。PLC主站采用倍福CX9020系列控制器，该控制器内核为WinCe操作系统，PLC从站采用倍福EL7201
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0010紧凑型伺服端子模块，六轴机器人机械臂控制精度高，安全可靠性高，能代替操作人员进行危险系数高的作业，机器人末端执行器可以连接不同的执行装置，实现不同的功能，作为优选，所述六轴机器人包括指示模块和传感模块，所述指示模块通过输出模块与逻辑控制器连接，所述传感模块通过输入模块与逻辑控制器连接。所述指示模块为指示灯，所传感模块为若干传感器，逻辑控制器通过预设的PLC程序直接读写与指示灯连接输出模块的Input和Output变量，逻辑控制器通过预设的PLC程序直接读写与传感器连接的输入模块的Input和Output变量，从而控制IO设备。
[0005]作为优选，所述六轴机器人包括伺服模块和位置反馈模块，所述伺服模块和位置反馈模块通过伺服驱动模块与运动控制器连接。伺服模块选用BECKHOFF伺服电机，型号为AM8111
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1F21
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0000。
[0006]作为优选，所述PLC主站包括EtherCAT 主站、寄存器、以太网网络接口和网络接口卡，所述EtherCAT 主站包括集成在网络接口卡内部的以太网控制器和数据收发器。寄存器
用来存储PC机传输来的PLC程序，以太网网络接口和太网控制器均采用标准配置，网络接口卡采用NIC，适用性好。
[0007]作为优选，所述PLC从站包括EtherCAT 从站、寄存器、以太网网络接口，所述EtherCAT 从站包括ESC芯片。ESC芯片调用外部寄存器内与数据帧所对应的输入数据，插入到该数据报文的相应位置，然后将数据帧信息再通过EtherCAT网络传递给下一个相邻的从站模块，直到数据到达最后一个从站模块，再回传给PLC主站。
[0008]作为优选，所述PLC主站和PLC从站通过倍福的软PLC系统TwinCAT实现。TwinCAT作为主控核心用于实现系统硬件资源的通讯连接和配置，以及实现对硬件资源进行实时控制的同时具有柔性可重构的流程控制能力，所述PLC主控系统所采用的TwinCAT是基于Windows操作系统的自动化控制软件平台，可实现系统配置和PLC编程和调试功能，采用分布式时钟技术确保各EtherCAT从站模块之间时钟同步。
[0009]作为优选，所述六轴机器人六个关节全部是旋转关节，所述两个关节之间通过连杆连接，所述伺服模块包括若干AM8111伺服型电机。实现六轴的协同控制。
[0010]一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制方法，包括如下步骤：S1：搭建六轴机器人各个关节，然后将各个关节组合来建立六轴机器人模型；S2：利用EtherCAT 实现PLC主站和PLC从站之间的数据传输；S3：利用运动学仿真，规划机器人运动路径；S4：向机械臂各个关节注入误差，分析各个关节对注入误差的敏感程度，输出关节误差敏感度排序；S5：根据输出关节误差敏感度，提高误差敏感度高的关节精度。在机器人的制作和装配过程中，提高关节姿态和位置的安装精度，从而降低关节的误差。
[0011]作为优选，所述步骤S2包括ESC芯片调用外部寄存器内与数据帧所对应的输入数据，插入到该数据报文的相应位置，然后将数据帧信息再通过EtherCAT网络传递给下一个相邻的从站模块，直到数据到达最后一个从站模块，再回传给PLC主站。
[0012]作为优选，步骤S4包括先后向各个关节分别注入当前关节运动范围预设比例内的误差，测量各个关节实际移动位置与预设移动位置之间的差值，差值越大表示该关节对误差的敏感度高，差值越小表示该关节对误差的敏感度低。
[0013]因此，本专利技术具有如下有益效果：（1）采用EtherCAT通讯方式实现PLC主站和PLC从站之间的数据传输，数据兼容性好。（2）六轴机器人关节注入可变误差分析算法，为机器人关节安装调试及控制算法的开法提供数据参考。（3）TwinCAT作为主控核心采用分布式时钟技术确保各EtherCAT从站模块之间时钟同步。
附图说明
[0014]图1是本专利技术一实施例看机器人控制系统框图。
[0015]图2是本专利技术一实施例EtherCAT运行示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图与具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。
[0017]实施例：
如图1~2所示的一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统，PC机、PLC主控系统、若干指示灯、若干传感器、若干伺服电机、与伺服电机对应的位置反馈模块，六轴机器人六个关节全部是旋转关节，所述两个关节之间通过连杆连接。六轴机器人机械臂控制精度高，安全可靠性高，能代替操作人员进行危险系数高的作业，机器人末端执行器可以连接不同的执行装置，实现电力工作的不同的功能。
[0018]所述PC机通过与PLC系统通过ADS协议进行数据交互，所述PLC主控系统包括PLC主站和若干PLC从站，所述PLC主站和若干PLC从站之间分别采用EtherCAT进行数据交互，所述PLC主站和PLC从站基于ADS协议与PC机进行数据交互；，所述PLC主站和PLC从站通过倍福的软PLC系统TwinCAT实现。TwinCAT作为主控核心用于实现系统硬件资源的通讯连接和配置，以及实现对硬件资源进行实时控制的同时具有柔性可重构的流程控制能力，所述PLC主控系统所采用的TwinCAT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统，其特征是，包括PC机、PLC主控系统、所述PC机通过与PLC系统通过ADS协议进行数据交互，所述PLC主控系统包括PLC主站和若干PLC从站，所述PLC主站和若干PLC从站之间分别采用EtherCAT进行数据交互，所述PLC主站和PLC从站基于ADS协议与PC机进行数据交互；所述PLC从站包括与六轴机器人个关节分别对应的运动控制器和逻辑控制器。2.根据权利要求1所述的一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统，其特征是，所述六轴机器人包括指示模块和传感模块，所述指示模块通过输出模块与逻辑控制器连接，所述传感模块通过输入模块与逻辑控制器连接。3.根据权利要求2所述的一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统，其特征是，所述六轴机器人包括伺服模块和位置反馈模块，所述伺服模块和位置反馈模块通过伺服驱动模块与运动控制器连接。4.根据权利要求3所述的一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统，其特征是，所述PLC主站包括EtherCAT 主站、寄存器、以太网网络接口和网络接口卡，所述EtherCAT 主站包括集成在网络接口卡内部的以太网控制器和数据收发器。5.根据权利要求4所述的一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统，其特征是，所述所述PLC从站包括EtherCAT 从站、寄存器、以太网网络接口，所述EtherCAT 从站包括ESC芯片。6.根据权利要求5所述的一种基于TherCAT的电力六轴机器人控制系统，其特征是，所述PLC...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旻，江杰迪，杨帆，陈磊，蔡启，孙圆正，孙明广，高攀，施海峰，袁国珍，高忠旭，王晓明，樊卡，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司海宁市供电公司，
类型：发明
国别省市：