基于三菱PLC的機器人自動碼垛控制系統(tǒng)設(shè)計

曾新紅

摘? 要：隨著自動化程度的日益進步，智能機器在工業(yè)生產(chǎn)自動化過程中應(yīng)用日益普遍，智能制造生產(chǎn)工藝也日益受到人們的青睞。PLC作為電氣控制系統(tǒng)中的核心器件，結(jié)合機器人控制已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，為現(xiàn)代生產(chǎn)提供了高效的生產(chǎn)率。文章介紹了利用三菱PLC控制機器人操作實現(xiàn)物品碼垛的設(shè)計過程。通過設(shè)計實現(xiàn)了機器人自動碼垛過程。

關(guān)鍵詞：PLC;機器人;碼垛

中圖分類號：TP242 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）33-0093-02

Abstract： With the increasing progress of automation， intelligent machines are widely used in the process of industrial production automation， and the production process of intelligent manufacturing is increasingly favored by people. As the core component of electrical control system， PLC combined with robot control has been widely used in all walks of life， providing efficient productivity for modern production. This paper introduces the design process of palletizing objects by using Mitsubishi PLC to control the manipulation of robots.Keywords： PLC; robot; palletizing

引言

當(dāng)前，無論是從國外引進的自動化生產(chǎn)線，還是自行設(shè)計的自動控制系統(tǒng)，普遍把可編程控制器作為控制系統(tǒng)的核心器件[1]。隨著工業(yè)技術(shù)和計算機信息技術(shù)的發(fā)展，以及工業(yè)自動化程度的不斷提高，智能制造生產(chǎn)工藝越來越受到人們的青睞。機械手作為最早出現(xiàn)的工業(yè)機器人，它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、自動化生產(chǎn)線等行業(yè)。本系統(tǒng)設(shè)計采用三菱PLC和ABB120六軸機械手實現(xiàn)生產(chǎn)線物品自動碼垛過程。

1 基于三菱PLC的機械手控制系統(tǒng)組成

機械手碼垛控制系統(tǒng)主要由PLC、機械手、步進電機、觸摸屏和空氣壓縮機等構(gòu)成。PLC產(chǎn)生脈沖經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動步進電機運行，帶動皮帶輪運轉(zhuǎn)。物品由皮帶輪輸送，到位后發(fā)出信號給機械手操作碼垛。該系統(tǒng)設(shè)計了3個傳送帶分別輸送1號物品、2號物品和3號物品，機械手按要求分別操作碼垛3組物品。3組物品由倉庫移出時采用氣動閥驅(qū)動，機械手抓取物品也由氣動閥驅(qū)動。所有的氣動閥氣流均由一臺空壓機供給。圖1為控制系統(tǒng)組成圖。采用ABB120六軸機械手。

圖1中系統(tǒng)可分為：執(zhí)行機構(gòu)、信號檢測機構(gòu)、控制機構(gòu)三大部分，機器人自動碼垛控制系統(tǒng)以碼垛物料為控制目標，搬運的物料具有一定的規(guī)則形狀，該設(shè)計系統(tǒng)中，物料首先從儲物架按一定順序下落，檢測有物料過來時，PLC驅(qū)動步進電機帶動皮帶輪運送物料，待到指定位置后，機器人通過搬運夾具把物料從皮帶末端搬運到碼垛平臺上。第一階段為在1號位將方形小箱體碼垛成4×3×2的椎體垛狀。完成碼垛要求后，自動進入下一步2號位碼垛工作，將物料箱體碼垛成所需形狀。碼垛完成后再自動進入3號位碼垛工作，形狀設(shè)計按需所置，直至所有物料搬完，為一個工作流程。機械手的夾物松緊采用氣壓式驅(qū)動，其驅(qū)動系統(tǒng)由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源方便、動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、造價較低、維修方便。圖2為三菱PLC外圍接線圖。

2 PLC選型與程序設(shè)計

該設(shè)計系統(tǒng)根據(jù)輸入/輸出點數(shù)的需求，選取FX3UC-32MT（16輸入/16輸出）來控制步進電機和電磁閥以及與機器人信號交互。

根據(jù)系統(tǒng)控制要求，結(jié)合機械手碼垛控制，設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的PLC程序，由于1號、2號、3號位順序執(zhí)行碼垛，所以程序中設(shè)置相互互鎖，同時為了安全操作，在機械手運行時，設(shè)置了光膜檢測報警，只要有人進入工作區(qū)域，便發(fā)生燈光報警，并停止所有操作，直至按復(fù)位按鈕后，程序繼續(xù)運行。

3 機械手程序設(shè)計

在編輯器中，首先要定義好抓取點和碼垛點后，按預(yù)置的碼垛順序要求編程。本設(shè)計程序中1號物就緒信號輸入點為Id1，2號物就緒信號輸入點為Id2，3號物就緒信號輸入點為Id4，碼垛完成就緒信號輸出為io3。注意在機器人編程時先設(shè)置慢速調(diào)試，達到要求后再提高運行速度。

4 觸摸屏界面設(shè)計

通過觸摸屏控制可實現(xiàn)自動控制、手動控制、監(jiān)視運行狀態(tài)和設(shè)置參數(shù)。設(shè)置傳送帶的運行速度和料倉存儲個數(shù)以及報警指示等功能。觸摸屏畫面如圖3所示。通過觸摸屏啟動自動按鈕，再按啟動按鈕，機器人能按預(yù)定設(shè)計完成整個碼垛過程。

5 系統(tǒng)調(diào)試

PLC程序、機械手運行程序及監(jiān)控畫面設(shè)計好之后，對系統(tǒng)進行調(diào)試。系統(tǒng)能按要求運行，達到預(yù)期。

6 結(jié)束語

采用三菱PLC和工業(yè)機器人技術(shù)設(shè)計的自動碼垛控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試后按要求運行、控制可靠，性能優(yōu)越。系統(tǒng)不僅能對物品進行自動碼垛， 而且能遠程監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)顯示，性能穩(wěn)定可靠。為自動化生產(chǎn)工藝的實現(xiàn)提供一定的參考價值。

參考文獻：

[1]鄧三鵬，周旺發(fā)，等.ABB工業(yè)機器人編程與操作[M].機械工業(yè)出版社，2019.

[2]李晶，林耿新，等.組態(tài)王軟件在電氣工程中的應(yīng)用[J].三江高教，2014（02）：49-53.

[3]FX3U手冊[Z].網(wǎng)絡(luò)下載文檔.