機器人自動化專業論文

2021-04-10 論文

　　摘要：本設計是根據機器人系統與PLC控制系統的之間的邏輯控制為準則，對兩者之間信號的編碼組合，然后提出汽車焊接系統集成行業自動程序標準化的方案，能夠使用戶程序做到可移植性，易讀性，準確追蹤故障點。

　　關鍵詞：PLC；機器人；標準化

　　1 引言

　　隨著工業技術發展，工業機器人自動化生產線已成為當前智能化裝備的主流及發展方向。機器人多用在自動工位上，由外圍設備控制用戶程序啟動和運行，實現自動控制，提高了工廠的生產效率，降低損耗、實現效益擴大化。本文主要介紹著FANUC系統機器人由三菱PLC實現自動標準化控制方案。

　　2 控制系統

　　2.1 系統結構設計

　　本系統的結構由機器人系統和PLC控制系統組成，采用CC-Link分散型I/O控制方案，系統結構如圖1所示。PLC完成機器人的用戶程序控制和現場總線信號采集，HMI完成顯示信號狀態、報警、控制管理等功能[1] 。

　　2.2 系統工作原理

　　本系統是基于CC-Link現場總線的工業過程控制局域網，PLC對機器人的控制屬于自動控制，通過PLC實現不同條件時對機器人不同用戶程序的調用與控制，實現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備信號反映到人機交互界面，供現場操作人員判斷機器人的運行狀態和故障處理[2] 。

　　3 標準化程序設計

　　3.1 標準化程序概念

　　在自動化系統集成行業中，標準化程序就是規范用戶程序結構和邏輯，能夠使用戶程序結構清晰、簡明易懂、縮短維護周期、可移植性提高，減少故障等。

　　3.2 標準化信號編碼

　　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 標準化程序工作流程設計

　　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：一是任務開始驗證，在一個周期內每次程序運行，PLC都會對機器人的準備位做出判斷，如果不在準備位，就會調用回到準備位的程序，讓機器人回到準備位，這時準備位的驗證任務關閉。二是任務開始，機器人給PLC發送一個請求繼續（Request to Continue）的信號，然后PLC回饋機器人請求繼續完成（Continue OK）的信號，這樣就可以調用焊接程序，焊接程序的`調用要根據每個工裝夾具的車型號不同來調用。焊接完成之后，機器人回到原點，PLC會對當前工位的一些信號關閉，再關閉所有的信號，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用規則流程。

　　3.4 驗證結果

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

　　4 結束語

　　總的來說，首先要理順控制系統的結構及其原理，然后參照一些機器人系統的信號處理規則，提出PLC對機器人控制的一些標準，對兩者之間的控制信號進行編碼，設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用[J].電焊機，2008（06）：44-47.

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

　　[3]FANUC工業機器人編程手冊[K].