匯川PLC在機器人搬運工作站中的應用

周信

（蘇州工業職業技術學院，江蘇 蘇州 215104）

1 PLC控制系統的基本技術特征分析

PLC主要利用以數字操作為主的電子化系統，可結合編程存儲器對用戶所設計的程序指令進行整合與改編，再結合新的程序指令實現某些功能，實現如邏輯運算、順序操作、定時、計數、算數運算、數字或模擬輸入、輸出等各類機械控制技術功能。與傳統的工業生產控制系統相比，PLC控制系統具有較大的進步，其除了具備靈活的邏輯處理功能外，還具有完善的數據運算能力。本文以匯川H3U系列PLC為例，介紹PLC控制系統在機器人搬運工作站中的實際應用方法。通過PLC編程實現外圍設備與機器人的交互控制，且編程計算操作更加細致，功能應用更加廣泛，可確保整個生產應用操作過程簡單化、模塊化和實用化[1]。

2 PLC控制系統在機器人應用中的設計與實現

以搬運機器人工作站為例，通過將PLC控制系統與機器人相結合實現工業生產自動化流程，有效提高了企業工業生產的自動化程度。

2.1 碼垛搬運機器人工作站使用概況

目前，企業或工廠將碼垛搬運機器人工作站用于碼垛搬運產品貨物已經全面實現自動化與智能化。本文所介紹的基于匯川PLC控制系統的碼垛搬運機器人工作站能夠實現生產線產品自動化分揀、碼垛，并將碼垛后的產品輸送到下一工段輸送線進行下一步生產加工[2]。

2.2 碼垛搬運機器人工作站的系統構成

本文所述碼垛搬運機器人工作站主要由匯川PLC控制系統、工業機器人、輸送機、智能相機等部分組成。整個系統主要設計的功能就是針對輸送線碼垛工段將包裝好的產品根據基本類型、尺寸等進行自動化分揀，然后利用工業機器人碼垛搬運貨物到相應托盤位置，完成搬運后將貨物運輸到下一個工段。以匯川H3U型PLC為核心的搬運機器人工作站系統構成如圖1所示。

圖1 基于PLC控制核心的機器人搬運工作站結構組成

在實際的生產操作過程中，PLC能夠通過工業通信技術與機器人、智能相機等建立通信機制，從而保證機器人碼垛搬運工作站既能夠實現數據的采集存儲，也能實現數據的實時處理，并且能直觀展示給生產技術人員，實現對整個工業生產過程的動態實時監控。

2.3 PLC碼垛搬運機器人的控制程序設計

碼垛搬運機器人工作站采用匯川PLC控制系統的原因是充分考慮了系統控制邏輯、靈活性、便捷性、可靠性與易于維護性，在具體的系統控制程序設計過程中，將圍繞匯川PLC控制系統與周邊設備的交互協作功能展開設計。工作站系統采用Modbus-TCP通信協議，PLC控制系統具體控制任務包括如下內容：

①實現PLC與工業機器人之間的協同控制。主要包括PLC控制系統與工業機器人系統之間的通信信息交互，以及工業機器人的點位示教。按照手動模式和自動模式兩種情況下的工作流程，實現PLC控制程序的編寫。

②實現PLC與輸送線之間的驅動控制。輸送線控制可以通過機械按鈕控制，也可以通過組態監控畫面控制，主要功能包括機械清零，輸送線回零點位置，去使能，正轉點動，反轉點動，設定速度，設定加減速時間等。

③實現與智能相機之間的交互，當工件在輸送線上到達指定位置后，能夠觸發相機啟動拍照程序，實現生產過程中的實時圖像分析與判斷，為機器人動作提供必要的依據。

④實現PLC傳感器數據采集及執行部件的動作，作為控制系統感知部分，是控制系統動作的依據，并且通過控制執行部件的動作，實現對工件流程的控制。

2.4 碼垛搬運機器人工作站通信方式

碼垛搬運機器人工作站系統采用Modbus-TCP通信協議。

匯川Modbus-TCP通信請求幀格式和響應幀格式如表1、表2所示。采用0x01命令碼，可以讀取Q變量；采用0x31命令碼，可以讀取SM變量。請求幀格式：事務元標識符+協議標識符+長度+從機地址+0x01+線圈起始地址+線圈數。

響應幀格式：事務元標識符+協議標識符+長度從機地址+0x01+字節數+線圈狀態。

當機器人每完成一個動作程序后，都要通過PLC控制系統發送一個信號，控制機器人工作站系統繼續進入下一個流程的生產動作中去[3]。

表1 Modbus-TCP通信請求幀格式

表2 Modbus-TCP通信響應幀格式

3 結語

PLC控制系統在工業機器人工作站中的應用廣泛，如本文中所討論的碼垛搬運機器人工作站就是通過合理設計并應用了PLC控制系統，明確了PLC控制系統本身與碼垛搬運機器人工作站的關系問題，在整個流程中各個組成部分之間的邏輯關系與數據關系。應用實際表明，基于PLC控制系統的碼垛搬運機器人工作站具有良好的自動碼垛搬運工作能力，而且系統運行安全穩定，生產效率獲得了很大提升。