曾新紅
（廣州航海學(xué)院 電氣工程系，廣東 廣州 510725）
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
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(biāo)，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，直至便發(fā)生燈光報警，并停止所有操作，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:
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