Design an industrial robot arm controller absed on PLC

• Autorzy: Al-Naib Ahmed M.T. Ibraheem

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.07.18

Warianty tytułu

PL

Projekt kontrolera ramienia robota przemysłowego oparty oPLC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper aims to design and implement a practical realization of a robot arm controller system. The robot arm consists of multiple stepper motors controlled by a Programmable Logic Controller (PLC). Three types of stepping excitation methods are employed, which are: Onephase ON, two-phase ON, and One-two-phase ON for operating the stepper motors. The angular displacement, angular velocity, and direction (Bidirectional) of stepper motors are handled in each of these methods. Siemens LOGO! 8 24 CE has been utilized in this work. The Function Block Diagram language is used to realise the proposed PLC controller system via the software environment program "LOGO! Soft Comfort Version 8.2". The direction statements and the values of the angular displacement and angular velocity of each motor used in the robot arm are computed and displayed locally on the digital display unit of the PLC. Additionally, an integrated web server that facilitates remote monitoring on a smartphone, which requires a LOGO!-router connection. This paper emphasizes the ease with which stepper motors can be controlled using any type of stepping excitation method based on a PLC. Using the PLC saves electronic components used in the drive circuit because low requirement of interface circuit linking the PLC and the stepper motor is used, lowering the cost and increasing the controller's overall reliability.

PL

Celem artykułu jest zaprojektowanie i wdrożenie praktycznej realizacji układu sterowania ramieniem robota. Ramię robota składa się z wielu silników krokowych sterowanych przez programowalny sterownik logiczny (PLC). Stosowane są trzy rodzaje metod wzbudzania krokowego, którymi są: jednofazowe włączone, dwufazowe włączone i jedno-dwufazowe włączone do obsługi silników krokowych. Przemieszczenie kątowe, prędkość kątowa i kierunek (dwukierunkowy) silników krokowych są obsługiwane w każdej z tych metod. LOGO Siemensa! 8 24 CE został wykorzystany w tej pracy. Język Diagram blokowy funkcji jest używany do realizacji proponowanego systemu sterownika PLC za pośrednictwem programu środowiskowego „LOGO! Soft Comfort wersja 8.2”. Instrukcje kierunku oraz wartości przemieszczenia kątowego i prędkości kątowej każdego silnika używanego w ramieniu robota są obliczane i wyświetlane lokalnie na cyfrowym wyświetlaczu sterownika PLC. Dodatkowo zintegrowany serwer WWW, który umożliwia zdalne monitorowanie na smartfonie, co wymaga połączenia z routerem LOGO!. Ten artykuł podkreśla łatwość, z jaką można sterować silnikami krokowymi przy użyciu dowolnej metody wzbudzania krokowego opartej na sterowniku PLC. Korzystanie z PLC pozwala zaoszczędzić elementy elektroniczne używane w obwodzie napędowym, ponieważ niskie wymagania dotyczące obwodu interfejsu łączącego PLC i silnik krokowy są używane, co obniża koszty i zwiększa ogólną niezawodność sterownika.

Słowa kluczowe

EN

PLC; Function Block Diagrams; stepping excitation method; robot arm

PL

robot przemysłowy; kontroler; PLC

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 7
• Strony: 105--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Al-Naib Ahmed M.T. Ibraheem

• Dep. of Electrical Power Technology Eng., Technical College Mosul Northern Technical University, Iraq

• https://orcid.org/0000-0003-0559-5704

Bibliografia

• [1] G. Rathy, et.al, "3-Axis Robot Arm Using Micro-Stepping with Closed-Loop Control" Advances in Communication and Computational Technology. Lecture Notes in Electrical Engineering, Vol. 668. Springer 2021, Singapore.
• [2] A. Udai, A. Sinha, "A Serial Port Interface Circuit For Robotic Control Applications Involving Multiple Stepper Motors" CARS & FOF journal, VIT, Vellore, INDIA. 2006.
• [3] M. Johnson, et.al, "A Parallel Port Interface Circuit for Computer Control Applications Involving Multiple Stepper Motors," Proceedings of the 39th Midwest Symposium on Circuits and Systems, 1996, Vol. 2, PP. 889-892.
• [4] Q. Fa-Qun， J. Xue-Dong，Z. Shi-qinga, "Design of stepping motor control system based on AT89C51 microcontroller", Procedial Engineering, Vol. 15, 2011. PP. 2276–2280, https://doi:10.1016/j.proeng.2011.08.426.
• [5] M. Chaurasia, et.al, "Stepper Motor Controller using XC9572 through Mobile as a Remote", International Journal of Soft Computing and Eng., Vol. 1, Issue 6, PP. 223-225, 2012.
• [6] W. Hong-bin, et.al, "Stepper Motor SPWM Subdivision Control Circuit Design Based on FPGA", 16th International IEEE Conference on Computer and Information Science, Wuhan, China, 24-26 May, 2017, PP. 889-893.
• [7] K. Mathivanan, "PLC Based Automatic Cutting Machine", International Journal of Innovative Science and Research Technology, Vol. 5, Issue 11, November 2020.
• [8] S. Hassan, et.al, "A Study of Frequency and Pulses For Stepper Motor Controller System by using Programmable Logic Controller", Journal of Physics: Conference Series, Vol. 1150, International Conference on Mechanical and Manufacturing Eng. 16–17 July 2018, Johor, Malaysia.
• [9] A. Padman, and J. Shon., "Android Application Based Robotic Arm Control Using Raspberry Pi", International Journal of Scientific & Engineering Research, Vol. 11, Issue 7, July-2020, PP. 1366-1373.
• [10] R. Güntürkün, O. Hiz, H. Şahin, "Design and Application of PLC Controlled Robotic Arm Choosing Objects According to Their Color", Electronic Letters on Science & Engineering, Vol. 16, No. 2, 2020, PP. 52-62.
• [11] M. Patil, "Robot Manipulator Control Using PLC with Position Based and Image Based Algorithm", International Journal of Swarm Intelligence and Evolutionary Computation, Vol. 6, Issue 1, 2017.
• [12] A. Mishra, et.al, "Interfacing of Stepper Motor With PLC", International Journal of Advanced Research in Computer Eng. & Tech., Vol. 7, Issue 5, May 2018, PP. 525-528.
• [13] G. Gabor, et.al, "Temperature Monitoring System using an Infrared Temperature Sensor Connected to a PLC,"International Conference on Electromechanical and Energy Systems, 2019, PP. 1-4.
• [14] Ahmed M. T. Ibraheem, Omar T. Mahmood, and Noha Abed Al-Bary Al-jawady "Design and Realization of Stepper Motor Driver with on PLC", Al-Kitab Journal for Pure Science, Vol. 1, Issue 2, June 2018, PP. 35-45, DOI: 10.32441/kjps.v2i1.137.
• [15] Ahmed M. T. Ibraheem Alnaib, Omar Talal Mahmood, Noha Abed-Al-Bary, "PLC Controlled Multiple Stepper Motors Using Various Excitation Methods", IEEE International Conference on Engineering Technologies and their Applications, Islamic University – ALNajaf – Iraq, PP. 54-59, 2018.
• [16] B. Aranjo, P. Soori, and P. Talukder, "Stepper Motor Drives for Robotic Applications", IEEE Conference on Power Engineering and Optimization, Melaka, Malaysia, 6-7 June 2012, PP. 361–366.
• [17] Shan, Wanli et al. “A stirrer driven by a spherical stepping motor.” Przegląd Elektrotechniczny 88 (2012): 48-51.
• [18] Bingol, Okan and O. Aydogan. “Web Based Remote Controlled Electrical Motor Laboratory used as Educational Tool.” Przegląd Elektrotechniczny (2012): 342-346.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).