基于PLC的機器人自動化程序標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計

胥宗祥　謝帥　鄧巖

摘 要：本設(shè)計是根據(jù)機器人系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的之間的邏輯控制為準(zhǔn)則，對兩者之間信號的編碼組合，然后提出汽車焊接系統(tǒng)集成行業(yè)自動程序標(biāo)準(zhǔn)化的方案，能夠使用戶程序做到可移植性，易讀性，準(zhǔn)確追蹤故障點。

關(guān)鍵詞：PLC；機器人；標(biāo)準(zhǔn)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.177

1 引言

隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線已成為當(dāng)前智能化裝備的主流及發(fā)展方向。機器人多用在自動工位上， 由外圍設(shè)備控制用戶程序啟動和運行， 實現(xiàn)自動控制，提高了工廠的生產(chǎn)效率，降低損耗、實現(xiàn)效益擴大化。本文主要介紹著FANUC系統(tǒng)機器人由三菱PLC實現(xiàn)自動標(biāo)準(zhǔn)化控制方案。

2 控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由機器人系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)組成，采用CC-Link分散型I/O控制方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。PLC完成機器人的用戶程序控制和現(xiàn)場總線信號采集，HMI完成顯示信號狀態(tài)、報警、控制管理等功能[1] 。

2.2 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)是基于CC-Link現(xiàn)場總線的工業(yè)過程控制局域網(wǎng)，PLC對機器人的控制屬于自動控制，通過PLC實現(xiàn)不同條件時對機器人不同用戶程序的調(diào)用與控制，實現(xiàn)同一臺機器人完成不同工作的柔性化控制。同時機器人程序運行過程中，PLC對機器人的特定段進行分段控制，對進入特定運動區(qū)域進行信號互鎖與禁止保護，同時PLC處理采集機器人和外圍設(shè)備信號反映到人機交互界面，供現(xiàn)場操作人員判斷機器人的運行狀態(tài)和故障處理[2] 。

3 標(biāo)準(zhǔn)化程序設(shè)計

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化程序概念

在自動化系統(tǒng)集成行業(yè)中，標(biāo)準(zhǔn)化程序就是規(guī)范用戶程序結(jié)構(gòu)和邏輯，能夠使用戶程序結(jié)構(gòu)清晰、簡明易懂、縮短維護周期、可移植性提高，減少故障等。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化信號編碼

首先我們對PLC與機器人（Robot在表中簡稱R）之間信號進行處理[3]，對工裝夾具的車型及機器人的每個程序，每條路徑做一些編碼。如表格1所示。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化程序工作流程設(shè)計

在一個機器人和周圍工裝夾具的工作站的焊接過程中，分為兩步：一是任務(wù)開始驗證，在一個周期內(nèi)每次程序運行，PLC都會對機器人的準(zhǔn)備位做出判斷，如果不在準(zhǔn)備位，就會調(diào)用回到準(zhǔn)備位的程序，讓機器人回到準(zhǔn)備位，這時準(zhǔn)備位的驗證任務(wù)關(guān)閉。二是任務(wù)開始，機器人給PLC發(fā)送一個請求繼續(xù)（Request to Continue）的信號，然后PLC回饋機器人請求繼續(xù)完成（Continue OK）的信號，這樣就可以調(diào)用焊接程序，焊接程序的調(diào)用要根據(jù)每個工裝夾具的車型號不同來調(diào)用。焊接完成之后，機器人回到原點，PLC會對當(dāng)前工位的一些信號關(guān)閉，再關(guān)閉所有的信號，然后等待下一個開始工作的脈沖信號到來。如圖2所示，機器人運動周期所有的信號處理和程序調(diào)用規(guī)則流程。

3.4 驗證結(jié)果

本方案的設(shè)計已經(jīng)在江蘇北人機器人系統(tǒng)股份有限公司的部分項目上得到驗證，在穩(wěn)定性，可移植性，故障排除效率上得到現(xiàn)場維護工程師的首肯，在后期項目的方案設(shè)計上將逐步應(yīng)用這套方案，并加以細節(jié)完善。

4 結(jié)束語

總的來說，首先要理順控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其原理，然后參照一些機器人系統(tǒng)的信號處理規(guī)則，提出PLC對機器人控制的一些標(biāo)準(zhǔn)，對兩者之間的控制信號進行編碼，設(shè)計出一個周期的工作流程圖，使用戶程序的邏輯順序更清晰。并可以使項目可移植性，減少企業(yè)成本和維護周期。

參考文獻：

[1]張正兵，李曉娜.機器人在焊接中的應(yīng)用[J].電焊機，2008（06）：44-47.

[2]楊秀文.自動化生產(chǎn)線中CC-Link總線技術(shù)及工業(yè)機器人通訊[J].機器人技術(shù)，2014（04）.

[3]FANUC工業(yè)機器人編程手冊[K].

作者簡介：胥宗祥（1991-），男，河南周口人，碩士研究生，研究方向：自動化電控系統(tǒng)。