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基于PLC与工业机器人的全自动化码垛系统设计

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：高天乙

[导读] 摘要：随着社会经济的不断发展和社会生产力水平的不断提高，PLC技术以其独特的优势被广泛应用于社会的各个领域。

        哈尔滨博实自动化股份有限公司黑龙江哈尔滨 150078
        摘要：随着社会经济的不断发展和社会生产力水平的不断提高，PLC技术以其独特的优势被广泛应用于社会的各个领域。PLC控制技术在工业机器人领域也发挥着重要作用，可以更好地控制工业机器人。简要介绍了工业机器人系统和PLC控制的工业机器人系统，分析了它们的发展趋势，并讨论了PLC控制的工业机器人的研究和设计。
        关键词：PLC技术；工业机器人；全自动码垛系统
        前言
        随着经济的快速发展，产品产业的优化和现代化势在必行。因此，工业机器人可以在教育和生产实践中取代传统的手工工作，是提高企业自动化水平和竞争力的有效手段。由于人工码垛自动化程度低,效率低、生产工厂的生产线制造仍存在某些漏洞,码垛系统研究水平不高，与领先企业的差距仍然很大。但是PLC及工业机器人码垛能够满足这些需求,该系统集成了多种自动化技术，其在生产物流过程中的应用反映了企业生产物流的自动化程度。
        一、PLC控制的工业机器人系统概述
        目前，在工业自动化领域，PLC控制技术已经得到了很大的发展，基于PLC控制技术的工业机器人系统也在不断完善。将PLC技术应用于工业机器人系统可以实现自动化管理。为了保证生产任务的高质量，促进生产方法的发展，基于PLC控制技术的工业机器人系统的研究进入了关键时期。因此，研究和设计工业机器人系统的PLC控制技术是非常重要的。
        二、全自动码垛系统设计和工业机器人程序设计
        1.整个码垛系统由机电系统组成，机械结构简单，主要针对电子控制系统进行设计。电气系统包括PLC、触摸屏工业机器人、传感器以及电子控制系统，如图1所示。整个系统的软件设计主要包括PLC编程、机器人编程和触摸屏编程。PLC程序控制整个生产线的生产过程，控制整个生产线的生产，保证与机器人的信息交换。机器人生成加工路径，完成肥料包装的包装任务。触摸屏程序实现了与PLC的人机交互，实现了生产线各项参数的实时调整，使生产线简单高效地运行。

        2.工业机器人及程序设计
        工业机器人是综合性、多学科、传感器、人工智能等高科技产品。包括Kuka、ABB、Fanuc和Yaskawa ， ABB-IRB120是ABB迄今为止最小的机器人，有紧凑、轻量化和易于集成的有点，还能改善工作范围。基于PLC和工业机器人的绳环生产线自动化系统，可以节约成本，改善生产条件，实现复杂困难的任务，提供良好的工作环境，降低工作风险，能够长时间连续工作，提高生产线的生产效率。由码垛系统本身设计，可由2* 2,2 * 3,2 * 4,3 * 3,4 *4等组合而成。在这个系统中，由于码垛盘的表面尺寸是固定的，通常只有5个相同层的位置，所以在填充同一层时，形状如图2:
        码垛自动生产系统可以完成2层的工件排放,方式形状相互交叉,工业机器人堆垛程序的主要自动模式和手动模式，分为两个传送带运送尽头的传感器工作的话,码垛机器人的第一个颜色编码传感器是识别颜色,蓝色,白色的2号1号板板,传感器压铸件的工作,如果工作是压铸完工后,再放在 tcpwobj轨迹平台。
        3.PLC与触摸屏选择和程序设计
        PLC系统的自动码垛系统类似人类的大脑中枢,接受外部头寸的举动和外部传感器,输电线路的码垛,发动机启动和/或关机,控制和命令机器人末端执行器的信息交流和控制各种电器元件。

        图2
        4.码垛系统工作流程
        根据现场实际生产要求和企业要求，自行将生产线设计成双线双翼结构。整个生产线的流程是:化肥粮食生产成型后通过缝包送到输送带，两条带子上配备光电传感器用光电传感信号发送到plc，通过plc和神经机器人控制器i /o端口发送,机器人的接收信号传输线路的任务码垛,掌握光电位置传感器信号,机器人抓住化肥然后码垛,码垛完成回到需要的位置,等待信号预约继续飞到下一个码垛继续任务。
        三、工业机器人系统的PLC控制技术研究与设计
        在研究设计和控制PLC系统功能的工业机器人时,应该考虑到：基于PLC控制的实施必须具备工业机器人系统和明确的功能。PLC代码控制是一种具有多种辅助功能的新型控制类型，以微处理器为控制核心，利用运动控制系统、软件系统、仿真系统和仿真系统来实现。在工业机器人技术为基础的系统,由PLC控制,PLC负责处理和及时有效规则和不同情况下的实际控制下的数据处理和工业机器人的操作,并采取相应的控制措施。在工业机器人系统中，PLC控制技术取得了良好的效果。首先，它具有强大的控制能力，能够及时向工业机器人发送信息指令，并结合网络技术指导它们进行各种操作。其次，PLC控制技术具有非常可靠的编码特性，提高了PLC控制器的抗干扰能力，保证了工业机器人系统生产运行的稳定性;最后，适用性相对广泛。基于PLC控制技术的工业机器人系统可以广泛应用于社区的所有生产领域，几乎没有任何限制。
        1.硬件部分设计

        为了保证机器人的工业装配、搬运、等功能由气缸驱动，必须建立气缸控制来驱动电磁阀。同时，通过PLC的工业机器人控制系统，可以控制电磁开关以及设备的各种元器件，以及完成难的工作。这需要一个完整的工业机器人系统,机器人可以完成工作的操作控制系统建立根据下图,机器人手腕是初始设置的位置操作,手指1努力工作夹工件上下移动,移动到一定位置,机器人手指和手腕、手臂支持继续沿指定方向,在预定的位置,工件的位置传送超净工作台完成一个全周期操作。对于这种工业机器人系统,最大的优势是手工和连续操作能并行工作,因此在硬件设计过程中,以确保可以实现输入或输出点的分布工作,了解机械设备的操作要求,使用限位开关位置检测信号设备控制系统,以确保机械臂定位精度。
        2.软件部分设计
        在软件设计过程中，需要根据操作流程进行设计，由于机器人系统是建立在PLC控制技术上的，因此在设计过程中要综合考虑自动控制系统的整个工作流程顺序，根据步进顺序控制指令完成程序设计。首先，要在充电状态下对机器人程序进行全面初始化管理，从而确保后续动作能够顺利进行，在编制初始化程序操作指令时尽量简化编程，选择ISL初始状态指令；其次，要合理的设计机器人控制系统的手动控制模式，在机器人系统维护和修理期间，为了操作方便需要设计手动运行模式，因此首先要设计手动开关，连接手指部件之后降低机械手臂的高度，然后再按照相同的程序完成机器人手臂、手腕、手指的移动和松紧，除此之外，还需要设置联锁保护程序确保系统运行的安全。
        四、PLC控制的工业机器人系统发展趋势
        由于科学技术的发展和进步，工业机器人系统具有非常好的智能特性，PLC控制技术是其智能的核心。未来PLC控制的工业机器人系统发展最主要集中在以下几个方面：一是要在实际操作工业机器人的过程中，要能够利用可编程控制技术进行准确的仿真和模拟分析，从而不断优化工业机器人系统，改善系统的操作性能；二是要进一步强化PLC控制系统的控制能力，使PLC控制技术能够控制更加复杂的工业机器人系统，成倍的提升控制效果；三是要不断优化和完善PLC控制工业机器人系统的网络通信功能，确保工业机器人系统能够通过网络与其他机器人进行有效的连接，从而实现统一标准的工业机器人PLC控管。
        结束语
        实验结果表面，一种基于PLC和工业机器人的自动化生产线系统可以实现零件的推送、颜色识别、机器人堆垛和压铸等过程。该系统具有高度的自动化，如果投入使用，可以在极其困难的条件下运行，且在降低劳动强度的同时降低运行成本，实现生产效率的提高。
        参考文献：
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        ［4］姚秦.预烧料自动定量包装及码垛生产线控制系统研究与设计，南京理工大学，2012.
        ［5］艾龙辉，皮小园，邹建光.基于PLC的全自动包装码垛生产线控制系统研究，科技与企业，2013.
        ［6］张明.全自动饲料包装码垛自动化生产线系统设计与实现，湖北工业大学，2016.