简易机器人控制系统：信捷XC系列PLC实战经验分享

简易机器人控制系统：信捷XC系列PLC实战经验分享

初识信捷：一段意外的缘分

大家好，我是你们的老朋友富富，从事自动化控制行业已有十年有余。还记得2015年那个闷热的夏天，公司接了个小型搬运机器人项目，预算十分有限。当时主流的西门子、三菱方案直接超出了客户预算的一倍。就在我一筹莫展之际，同事推荐了国产的信捷XC系列PLC。

说实话，刚开始我是抱着怀疑态度的。国产PLC？稳定性能行吗？结果这一用，竟然开启了我与信捷的长期"恋爱"关系。今天想跟大家分享一下，如何利用这款高性价比的国产PLC，搭建一套简易但实用的机器人控制系统。



为什么选择信捷XC系列？

在我们聊具体实现前，先说说为什么我推荐信捷XC系列：

性价比极高：相比国际大厂动辄上万的方案，信捷只需几千元就能搞定编程简单直观：支持梯形图和指令列表，对初学者非常友好扩展性强：模块化设计，可根据需求灵活配置中文支持全面：软件界面、手册、技术支持都是中文，对国内工程师太友好了售后响应快：这点真心不错，我曾经周日晚上遇到紧急问题，厂家工程师居然半小时内远程帮我解决了

硬件配置：麻雀虽小五脏俱全

对于一个简易机器人控制系统，我通常推荐以下配置：

主控制器：XC3-32R-E（32点主机，16入16出继电器型）扩展模块：XC-E4AD2DA（4路模拟量输入，2路模拟量输出）人机界面：TH465-MT（4.3寸触摸屏）伺服电机：DS2-20P4-AS（200W交流伺服）× 3套（X、Y、Z轴）电源模块：XS-DR75-24（24V，75W开关电源）

记得我第一次采购这套设备时，供应商还很诧异："这么简单的配置，能做机器人？"事实证明，麻雀虽小，真的能五脏俱全。
系统设计：化繁为简是关键

核心思路

简易机器人控制的核心在于将复杂运动分解为基本运动单元。通常我们需要考虑：

坐标系统的建立（我一般采用笛卡尔坐标系）点位控制（PTP）与连续轨迹控制（CP）速度规划与加减速曲线安全限位与碰撞保护

小提示：不要一开始就想实现复杂功能，先把基础动作做稳定，再逐步添加高级特性。我曾经犯过的错误就是一上来就想实现样样功能，结果代码混乱，调试困难。
关键模块划分

我习惯将系统分为以下几个模块：

运动控制模块：负责各轴的基础运动（点动、定位等）轨迹规划模块：计算从A点到B点的运动轨迹I/O控制模块：处理各种输入信号和输出控制人机交互模块：显示状态、接收指令、参数设置通信模块：与上位机或其他设备的数据交换

代码实现：从零开始搭建

运动控制基础

首先是单轴控制，以X轴为例：
LD      SM0         //系统启动
SET     M0          //设置系统就绪标志

LD      X0          //X轴正向运动按钮
AND     M0          //系统就绪
AND     X2          //X轴正向限位未触发
OUT     Y0          //X轴正向运动

LD      X1          //X轴反向运动按钮
AND     M0          //系统就绪
AND     X3          //X轴反向限位未触发
OUT     Y1          //X轴反向运动

这里我用到了一个小技巧：每个运动方向都要检查对应的限位开关，防止机械损坏。刚开始做项目时，我就因为忽略了这点，导致样机直接撞上限位开关，电机堵转烧毁，那次教训真的刻骨铭心。
点位定位控制

实现点位控制需要用到脉冲输出功能，这里我们用的是PLSY指令：
LD      X10         //启动点位定位
AND     M10         //允许定位标志
MOV     K1000       D0          //目标位置（单位：脉冲）
MOV     K200        D2          //运行频率（单位：Hz）
PLSY    D2          D0          Y10       //Y10输出脉冲
三轴联动的简易实现

对于简易机器人，我们可以用状态机思想来实现三轴联动：
LD      M100        //启动联动运动
MOV     K1          D100        //当前状态设为1

LD      D100=K1     //状态1：X轴运动
MOV     D10         D0          //X轴目标位置
MOV     D12         D2          //X轴速度
PLSY    D2          D0          Y10       //X轴脉冲输出
LD      M200        //X轴运动完成
MOV     K2          D100        //状态转为2

LD      D100=K2     //状态2：Y轴运动
MOV     D20         D0          //Y轴目标位置
MOV     D22         D2          //Y轴速度
PLSY    D2          D0          Y11       //Y轴脉冲输出
LD      M201        //Y轴运动完成
MOV     K3          D100        //状态转为3

LD      D100=K3     //状态3：Z轴运动
MOV     D30         D0          //Z轴目标位置
MOV     D32         D2          //Z轴速度
PLSY    D2          D0          Y12       //Z轴脉冲输出
LD      M202        //Z轴运动完成
MOV     K0          D100        //状态复位
RST     M100        //清除联动标志
实际应用案例：小型拾取分拣机

去年我们为一家电子厂做了一套基于信捷XC的小型分拣机。需求很简单：从传送带上识别并拾取三种不同颜色的产品，放到对应的料盒中。

我们的实现方案是：

使用光电传感器检测产品到位摄像头识别颜色（通过简单的模拟量信号传给PLC）根据颜色选择对应的放置位置控制气缸吸取和释放

这个系统每小时可以分拣800多件产品，准确率接近100%，客户非常满意。而且总成本不到2万元，比进口方案节省了70%以上。
调试攻略：我的一些小心得

调试是最容易让人崩溃的环节，尤其是机器人这种多轴联动的系统。这里分享几个我的实用技巧：
单轴测试优先

永远先测试单个轴的基本功能，确认：

方向是否正确限位开关是否有效加减速是否平稳定位精度是否达标

记得有次项目，我们直接测试三轴联动，结果机械手臂"发疯"四处乱撞。事后分析才发现是Y轴正反方向接线反了，这种低级错误如果先做单轴测试就能避免。
建立详细的测试表格

每次测试都记录以下内容：

测试项目期望结果实际结果问题描述解决方案

这样做不仅有助于排查问题，也为以后的项目积累经验。
软限位+硬限位双保险

除了物理限位开关外，在程序中也要设置软限位：
LD      D0>K5000    //X轴位置超过5000脉冲
OR      D0<K0       //X轴位置小于0脉冲
RST     Y10         //停止X轴脉冲输出
SET     M500        //设置错误标志
常见问题解决方案

问题1：伺服电机抖动

这通常是PID参数设置不当导致的。信捷伺服有一个很实用的自整定功能，强烈推荐使用。如果自整定效果不理想，可以：

减小P增益（抖动减轻但响应变慢）适当增加D增益（抑制超调）检查机械部分是否有松动或间隙过大

问题2：定位不准确

可能的原因有：

机械传动部分有间隙脉冲当量设置不正确负载惯量变化导致过冲或欠冲

解决方法：

调整机械结构，减小间隙重新计算并设置脉冲当量根据实际负载调整PID参数

问题3：通信中断

在我们的项目中，偶尔会出现PLC与触摸屏通信中断的情况。经过排查，主要有两个原因：

电磁干扰（特别是在有变频器的环境中）通信线缆质量不佳

解决方法：

使用屏蔽通信线缆将通信线缆与动力线分开布线在关键设备上加装滤波器确保良好的接地设计

功能扩展：迈向更高级的应用

当基础功能稳定后，我们可以考虑添加一些高级特性：
轨迹插补

信捷XC系列支持简单的直线插补功能，可以实现更平滑的运动轨迹：
LD      X20         //启动插补运动
MOVP    K2          D200        //设置轴数为2（X,Y轴）
MOVP    K2000       D202        //X轴终点坐标
MOVP    K1500       D204        //Y轴终点坐标
MOVP    K500        D206        //插补速度
PLSR    D200        Y20         //启动插补
模拟量控制

使用XC-E4AD2DA模块，可以实现对模拟量的读取和输出：
LD      SM0         //系统启动
FROM    K0          K0          D100   K4    //读取4个通道的模拟量
TO      K0          K0          D200   K2    //输出2个通道的模拟量

通过模拟量控制，我们可以实现力反馈、压力控制等高级功能。
心得体会与展望

回顾这几年使用信捷XC做的项目，最大的感受是：国产自动化设备已经能够满足很多中低端应用场景，而且性价比极高。

当然，信捷产品与高端品牌相比还有差距，比如在高精度插补、复杂运动控制、高速通信等方面。但对于大多数中小企业来说，这款产品已经足够胜任日常应用。

我相信随着技术的不断进步，国产PLC会在更多领域崭露头角。而作为工程师，我们要做的就是灵活运用手中的工具，用最合适的方案解决实际问题。

最后，希望这篇分享对大家有所帮助。如果你有任何问题或好的经验，欢迎一起交流讨论。毕竟，技术是开放的，进步源于分享。

——富富 于2025年初春