匯川PLC在機(jī)器人搬運工作站中的應(yīng)用

周信

【摘 要】PLC在機(jī)器人工作站中的使用非常廣泛，如檢測裝配機(jī)器人工作站、搬運機(jī)器人工作站等。結(jié)合PLC控制系統(tǒng)本身廣泛的功能模塊特性，能夠滿足當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化、信息化、自動化、智能化的要求。論文將探討匯川PLC在搬運機(jī)器人工作站中的實際應(yīng)用，分析搬運機(jī)器人工作站的結(jié)構(gòu)組成與PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)要點。

【關(guān)鍵詞】PLC控制;搬運機(jī)器人;工作站，自動化

【Keywords】PLC control; handling robot; workstation; automation

【中圖分類號】TP242.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）01-0141-02

1 PLC控制系統(tǒng)的基本技術(shù)特征分析

PLC主要利用以數(shù)字操作為主的電子化系統(tǒng)，可結(jié)合編程存儲器對用戶所設(shè)計的程序指令進(jìn)行整合與改編，再結(jié)合新的程序指令實現(xiàn)某些功能，實現(xiàn)如邏輯運算、順序操作、定時、計數(shù)、算數(shù)運算、數(shù)字或模擬輸入、輸出等各類機(jī)械控制技術(shù)功能。與傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)具有較大的進(jìn)步，其除了具備靈活的邏輯處理功能外，還具有完善的數(shù)據(jù)運算能力。本文以匯川H3U系列PLC為例，介紹PLC控制系統(tǒng)在機(jī)器人搬運工作站中的實際應(yīng)用方法。通過PLC編程實現(xiàn)外圍設(shè)備與機(jī)器人的交互控制，且編程計算操作更加細(xì)致，功能應(yīng)用更加廣泛，可確保整個生產(chǎn)應(yīng)用操作過程簡單化、模塊化和實用化[1]。

2 PLC控制系統(tǒng)在機(jī)器人應(yīng)用中的設(shè)計與實現(xiàn)

以搬運機(jī)器人工作站為例，通過將PLC控制系統(tǒng)與機(jī)器人相結(jié)合實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化流程，有效提高了企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)的自動化程度。

2.1 碼垛搬運機(jī)器人工作站使用概況

目前，企業(yè)或工廠將碼垛搬運機(jī)器人工作站用于碼垛搬運產(chǎn)品貨物已經(jīng)全面實現(xiàn)自動化與智能化。本文所介紹的基于匯川PLC控制系統(tǒng)的碼垛搬運機(jī)器人工作站能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線產(chǎn)品自動化分揀、碼垛，并將碼垛后的產(chǎn)品輸送到下一工段輸送線進(jìn)行下一步生產(chǎn)加工[2]。

2.2 碼垛搬運機(jī)器人工作站的系統(tǒng)構(gòu)成

本文所述碼垛搬運機(jī)器人工作站主要由匯川PLC控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、輸送機(jī)、智能相機(jī)等部分組成。整個系統(tǒng)主要設(shè)計的功能就是針對輸送線碼垛工段將包裝好的產(chǎn)品根據(jù)基本類型、尺寸等進(jìn)行自動化分揀，然后利用工業(yè)機(jī)器人碼垛搬運貨物到相應(yīng)托盤位置，完成搬運后將貨物運輸?shù)较乱粋€工段。以匯川H3U型PLC為核心的搬運機(jī)器人工作站系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

在實際的生產(chǎn)操作過程中，PLC能夠通過工業(yè)通信技術(shù)與機(jī)器人、智能相機(jī)等建立通信機(jī)制，從而保證機(jī)器人碼垛搬運工作站既能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集存儲，也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時處理，并且能直觀展示給生產(chǎn)技術(shù)人員，實現(xiàn)對整個工業(yè)生產(chǎn)過程的動態(tài)實時監(jiān)控。

2.3 PLC碼垛搬運機(jī)器人的控制程序設(shè)計

碼垛搬運機(jī)器人工作站采用匯川PLC控制系統(tǒng)的原因是充分考慮了系統(tǒng)控制邏輯、靈活性、便捷性、可靠性與易于維護(hù)性，在具體的系統(tǒng)控制程序設(shè)計過程中，將圍繞匯川PLC控制系統(tǒng)與周邊設(shè)備的交互協(xié)作功能展開設(shè)計。工作站系統(tǒng)采用Modbus-TCP通信協(xié)議，PLC控制系統(tǒng)具體控制任務(wù)包括如下內(nèi)容：

①實現(xiàn)PLC與工業(yè)機(jī)器人之間的協(xié)同控制。主要包括PLC控制系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)之間的通信信息交互，以及工業(yè)機(jī)器人的點位示教。按照手動模式和自動模式兩種情況下的工作流程，實現(xiàn)PLC控制程序的編寫。

②實現(xiàn)PLC與輸送線之間的驅(qū)動控制。輸送線控制可以通過機(jī)械按鈕控制，也可以通過組態(tài)監(jiān)控畫面控制，主要功能包括機(jī)械清零，輸送線回零點位置，去使能，正轉(zhuǎn)點動，反轉(zhuǎn)點動，設(shè)定速度，設(shè)定加減速時間等。

③實現(xiàn)與智能相機(jī)之間的交互，當(dāng)工件在輸送線上到達(dá)指定位置后，能夠觸發(fā)相機(jī)啟動拍照程序，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的實時圖像分析與判斷，為機(jī)器人動作提供必要的依據(jù)。

④實現(xiàn)PLC傳感器數(shù)據(jù)采集及執(zhí)行部件的動作，作為控制系統(tǒng)感知部分，是控制系統(tǒng)動作的依據(jù)，并且通過控制執(zhí)行部件的動作，實現(xiàn)對工件流程的控制。

2.4 碼垛搬運機(jī)器人工作站通信方式

碼垛搬運機(jī)器人工作站系統(tǒng)采用Modbus-TCP通信協(xié)議。

匯川Modbus-TCP通信請求幀格式和響應(yīng)幀格式如表1、表2所示。采用0x01命令碼，可以讀取Q變量;采用0x31命令碼，可以讀取SM變量。請求幀格式：事務(wù)元標(biāo)識符+協(xié)議標(biāo)識符+長度+從機(jī)地址+0x01+線圈起始地址+線圈數(shù)。

響應(yīng)幀格式：事務(wù)元標(biāo)識符+協(xié)議標(biāo)識符+長度從機(jī)地址+0x01+字節(jié)數(shù)+線圈狀態(tài)。

當(dāng)機(jī)器人每完成一個動作程序后，都要通過PLC控制系統(tǒng)發(fā)送一個信號，控制機(jī)器人工作站系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)入下一個流程的生產(chǎn)動作中去[3]。

3 結(jié)語

PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人工作站中的應(yīng)用廣泛，如本文中所討論的碼垛搬運機(jī)器人工作站就是通過合理設(shè)計并應(yīng)用了PLC控制系統(tǒng)，明確了PLC控制系統(tǒng)本身與碼垛搬運機(jī)器人工作站的關(guān)系問題，在整個流程中各個組成部分之間的邏輯關(guān)系與數(shù)據(jù)關(guān)系。應(yīng)用實際表明，基于PLC控制系統(tǒng)的碼垛搬運機(jī)器人工作站具有良好的自動碼垛搬運工作能力，而且系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定，生產(chǎn)效率獲得了很大提升。

【參考文獻(xiàn)】

【1】申少魁.PLC控制系統(tǒng)在機(jī)器人上的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49（16）：3.

【2】吳昊，張艷芳，鄭江花， 等.基于PLC的控制系統(tǒng)在機(jī)器人碼垛搬運中的應(yīng)用[J].山東科學(xué)，2011，24（6）：80-83.

【3】田鑫.移栽碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計[D].銀川：寧夏大學(xué)，2016.