基于三菱PLC的機器人自動碼垛控制系統設計

曾新紅

摘? 要：隨著自動化程度的日益進步，智能機器在工業生產自動化過程中應用日益普遍，智能制造生產工藝也日益受到人們的青睞。PLC作為電氣控制系統中的核心器件，結合機器人控制已廣泛應用于各行各業，為現代生產提供了高效的生產率。文章介紹了利用三菱PLC控制機器人操作實現物品碼垛的設計過程。通過設計實現了機器人自動碼垛過程。

關鍵詞：PLC;機器人;碼垛

中圖分類號：TP242 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）33-0093-02

Abstract： With the increasing progress of automation， intelligent machines are widely used in the process of industrial production automation， and the production process of intelligent manufacturing is increasingly favored by people. As the core component of electrical control system， PLC combined with robot control has been widely used in all walks of life， providing efficient productivity for modern production. This paper introduces the design process of palletizing objects by using Mitsubishi PLC to control the manipulation of robots.Keywords： PLC; robot; palletizing

引言

當前，無論是從國外引進的自動化生產線，還是自行設計的自動控制系統，普遍把可編程控制器作為控制系統的核心器件[1]。隨著工業技術和計算機信息技術的發展，以及工業自動化程度的不斷提高，智能制造生產工藝越來越受到人們的青睞。機械手作為最早出現的工業機器人，它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、自動化生產線等行業。本系統設計采用三菱PLC和ABB120六軸機械手實現生產線物品自動碼垛過程。

1 基于三菱PLC的機械手控制系統組成

機械手碼垛控制系統主要由PLC、機械手、步進電機、觸摸屏和空氣壓縮機等構成。PLC產生脈沖經過驅動器驅動步進電機運行，帶動皮帶輪運轉。物品由皮帶輪輸送，到位后發出信號給機械手操作碼垛。該系統設計了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動，機械手抓取物品也由氣動閥驅動。所有的氣動閥氣流均由一臺空壓機供給。圖1為控制系統組成圖。采用ABB120六軸機械手。

圖1中系統可分為：執行機構、信號檢測機構、控制機構三大部分，機器人自動碼垛控制系統以碼垛物料為控制目標，搬運的物料具有一定的規則形狀，該設計系統中，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，形狀設計按需所置，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動，其驅動系統由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源方便、動作迅速、結構簡單、造價較低、維修方便。圖2為三菱PLC外圍接線圖。

2 PLC選型與程序設計

該設計系統根據輸入/輸出點數的需求，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。

根據系統控制要求，結合機械手碼垛控制，設計PLC控制系統的PLC程序，由于1號、2號、3號位順序執行碼垛，所以程序中設置相互互鎖，同時為了安全操作，在機械手運行時，設置了光膜檢測報警，只要有人進入工作區域，便發生燈光報警，并停止所有操作，直至按復位按鈕后，程序繼續運行。

3 機械手程序設計

在編輯器中，首先要定義好抓取點和碼垛點后，按預置的碼垛順序要求編程。本設計程序中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置慢速調試，達到要求后再提高運行速度。

4 觸摸屏界面設計

通過觸摸屏控制可實現自動控制、手動控制、監視運行狀態和設置參數。設置傳送帶的運行速度和料倉存儲個數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，機器人能按預定設計完成整個碼垛過程。

5 系統調試

PLC程序、機械手運行程序及監控畫面設計好之后，對系統進行調試。系統能按要求運行，達到預期。

6 結束語

采用三菱PLC和工業機器人技術設計的自動碼垛控制系統， 該系統經調試后按要求運行、控制可靠，性能優越。系統不僅能對物品進行自動碼垛， 而且能遠程監測現場設備的運行狀況，實現了實時數據顯示，性能穩定可靠。為自動化生產工藝的實現提供一定的參考價值。

參考文獻：

[1]鄧三鵬，周旺發，等.ABB工業機器人編程與操作[M].機械工業出版社，2019.

[2]李晶，林耿新，等.組態王軟件在電氣工程中的應用[J].三江高教，2014（02）：49-53.

[3]FX3U手冊[Z].網絡下載文檔.