基于PLC技術的碼垛機器人控制系統探究

劉麗芳

摘 要：隨著科學技術的進步，碼垛機器人的應用也越來越廣泛，將為企業帶來巨大的經濟效益。而基于PLC技術的垛機器人，更是能夠在很大程度上決定著碼垛機器人的工作效率以及工作精度。本文首先介紹了基于PLC技術的碼垛機器人系統的構成，之后闡述了碼垛機器人控制系統的要求及基于PLC碼垛機器人控制系統的硬件設計和軟件設計。

關鍵詞：PLC技術；碼垛機器人；控制系統；硬件和軟件設計

作為機電一體化的高科技產品，工業碼垛機器人有助于企業提高生產效率、促進經濟效益的增長，確保產品質量提升、對勞動條件進行改善、作業布局進行優化，因此具有巨大的貢獻，對其應用的數量以及質量甚至成了企業生產自動化的先進水平的標志。作為工業碼垛機器人最為重要的組成部分，控制系統對機器人碼垛功能的實現及作業性能的保障起著至關重要的作用，直接決定著機器人的運動精度及工作效果。基于PLC技術的控制系統具有通用性、開放性，因此將PLC技術控制系統作為碼垛機器人的核心，能夠在很大程度上決定著碼垛機器人的工作效率以及工作精度，是實現碼垛機器人功能以及工作各項性能的前提和保障，同時由于控制系統對碼垛機器人來說相當于它的大腦，支配著碼垛機器人的各項功能和性能。因此，對于基于PLC技術的碼垛機器人的控制系統進行探究具有重要的意義和價值。

1 基于PLC技術的碼垛機器人系統的構成

基于PLC的機器人碼垛搬運系統主要包括六個部分，分別為工控機、PLC、機器人以及輸送機、條碼掃描器和傳感器構成，此系統的主要功能是要結合類型和尺寸將輸送線碼垛工段上已經包裝好的產品做好自動的分類，之后利用機器人將其搬運并碼垛到相應的托盤中，碼垛完成以后在自動的把托盤輸送到下一個工段。結合現場的實際情況，可以把碼垛工段分成一個掃描工位、兩個搬運工位，一個個緩沖工位、四個碼垛工位和兩個機器人工位。 通過將PLC和工控機進行結合，實現了上下位機控制系統，能夠讓系統不但可以及時的對數據進行采集和存儲，同時還能夠對數據進行處理與使用，同時將其直觀地顯示出來，進而達到對工業生產過程進行實時監控的目的。

2 碼垛機器人控制系統的要求及設計

2.1 碼垛機器人的控制系統的要求

結合碼垛機器人的整體設計指標以及工作要求，碼垛機器人的控制系統要能夠滿足六個方面的要求。首先，四軸可以自由的進行控制與協調，可以完成高效、穩定的作業；其次，用示數的方式表現控制參數，從而實現對路徑的控制；再次，具有良好的實時能力與動態響應力；第四，具有較高的可靠性、穩定性與可靠性；第五，具有良好的人機界面設計，各項操作較為方便；第六，具有緊湊與可擴展性的硬件系統結構。

2.2 基于PLC碼垛機器人控制系統的硬件設計

本系統將橫河PLC當成控制系統的核心硬件，用Wide-Field作為控制系統軟件的編程平臺，用觸摸屏自帶ADP軟件作為人機界面設計軟件平臺。PLC的任務是實現對機器人各軸運動、對面板開關量進行的控制、同時實時掃描和更新反饋的信息數據。觸摸屏的任務是要完成人機交互和系統管理作用。PLC與觸摸屏利用RS232實現通信，和驅動器則利用CN1端口完成對信息控制和傳遞，同時PLC還會控制外圍I/O點、安防系統以及碼垛抓手，進而構建一個完整的數控系統。人機交互設備（觸摸屏）接收來自使用者的控制指令，利用和PLC的通信線，對PLC控制進而給電機發送指令，進而實現碼垛任務；示教器則主要用來初始示教。個人PC用來實現對PLC控制程序的編寫和傳輸。此外，在現場還要設置若干安防系統，用于促進碼垛機器人系統可靠性和安全性的提高。執行機構選擇交流伺服電機和驅動器，同時利用編碼器反饋，構成閉環控制，進而確保系統運動的精度與準確度。

2.3 基于PLC碼垛機器人控制系統的軟件設計

在碼垛機器人的軟件結構中，人機交互界面的設計和代碼編寫可利用觸摸屏自帶編寫軟件，此種軟件具有簡單易懂、操作簡便的設計特點，對于工業環境的碼垛機器人十分的適合，且性能穩定可靠，設計成本較低。從設計的模塊來看，主要包括初始化模塊、監控模塊、示教模塊、文件處理模塊以及參數設置模塊等。其中，初始化模塊的作用是對碼垛機器人整個控制系統的啟動進行負責，把所有的程序初始化，同時檢測各個模塊是否正常，是否可以正常的進行作業，假如有的模塊不能正常的工作，就會進行相應的警示，同時顯示問題故障模塊。監控模塊的作用則是對碼垛機器人的工作情況進行監控，同時對當前碼垛機器人的工作狀態進行顯示。示教模塊的作用是生成碼垛機器人位置參數，形成指示的文件進而給操作人員作為參考。文件處理模塊的作用是對碼垛機器人的所有文件進行管理，例如對文件進行查看、修改、調用以及增加和刪除等。參數設置模塊的作用是利用該模塊完成對碼垛機器人的參數控制，同時還利用其完成對可調參數的設置以及I/U系統的管理和設置。

總之，隨著科技的發展，碼垛機器人得到了越來越廣泛的應用，而基于PLC技術的碼垛機器人控制系統更是極大的促進了碼垛機器人工作效率和準確性的提升。

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