基于PLC控制的機器人座椅下線系統綜述

李銘

摘 要 隨著智能制造技術水平不斷提高，越來越多的行業采用機器人代替傳統人工操作。而隨著機器人的廣泛應用，其功能也越來越強大，但同時價格也越來越經濟。而機器人相比于人的優勢不言而喻，只要按時按規定保養，它可以不間斷的工作，工作效率非常高。可以千篇一律不知疲倦的執行重復的動作，又可以達到驚人的重復精度。這是傳統人工無法比擬的。

關鍵詞 機器人;座椅下線;重復精度

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。隨著機器人行業的迅猛發展，圍繞機器人也形成了一定的產業，而隨著這些輔助產業的發展，機器人不再局限于執行固定軌跡路徑，根據輔助傳感器可以靈活判斷去調整路徑。機器人可以執行一些非固定位置固定尺寸的任務工作。這也直接導致了機器人的應用越來越廣。

1汽車座椅生產制造概況

汽車座椅簡介，汽車座椅在生產制造過程中分為前排座椅，后排座椅，其中前排座椅又分為司機座椅和副司機座椅。而由于正副司機座椅差異化比較小，主要差別在于配置及裝配對稱性上，所以裝配座椅的載體托盤是一致的，在產量小的車型座椅可以采用正副司機共線生產，而產量大的車型座椅由于節拍要求勢必要分線生產甚至于多線同時生產。而由于座椅顏色及配置的不同，在分線生產時必然要面對一個匹配的問題，同一臺車的整套座椅要裝到同一個座椅器具里，然后發運到主機廠去裝配到汽車里。如果匹配錯誤有可能會導致不同配置要求的座椅裝配到錯誤的車型里。而傳統人工下線座椅時，對于座椅成套的匹配是單純基于人工識別訂單號，即人眼識別。而人工肉眼識別的主要弊端在于容易出錯，而且效率十分低下[1]。

2基于PLC的機器人座椅下線方案流程

本系統基于正副司機座椅分別在兩條相鄰的生產線上裝配制造，下線處相鄰但不相通。目前幾乎所有的座椅生產時都會有特定的條碼信息，用來追溯以及排序生產。而使用讀碼器來通過讀碼獲取訂單號準確率可以達到百分之百，然后再通過訂單號來判斷正副司機座椅是否為一套，如果為同一臺套座椅則啟動機器人搬運座椅下線，使其搬運到同一個器具內。絕大多數情況下，正副司機座椅是同步生產的，正常情況下也會同步運行到下線工位。但由于偶爾可能會在裝配過程中個別座椅出現異常情況，例如座椅蒙皮劃傷或者裝配零配件出現異常，這個時候為了保證生產的連續而不影響后續生產，需要將此問題座椅放行到返修段，在返修段對其進行修整或更換，但這樣就會出現到達下線工位的座椅不是成對的，而是錯開一個，如果不是同一臺套座椅，則將訂單號小的座椅搬運到緩存皮帶線上，直至下一對到達下線工位的正副司機座椅正好是成套的為止，依此類推。

該系統作為一個相對獨立的工作站，控制核心為西門子PLC CPU1214C，它有profinet網絡接口可以擴展RS232接口等。觸摸操作屏為西門子KTP700，由于需要與MES（制造執行系統）頻繁進行數據交換故此加入了一臺上位機，機器人品牌為發那科，型號為R-2000IC/210F。二維碼讀取器為康耐視Q150M系列。PLC與機器人以及觸摸屏之間的通訊采用profinet網絡協議。生產正副司機座椅的生產線與該系統的通訊由于點位不多故采用IO硬件通訊。該系統的主要任務是將司機座椅和副司機座椅匹配成對，然后分別放在同一個器具內等待發運。

系統從座椅條碼識別開始，當司機座椅到達下線工位時，托盤定位機構夾緊托盤，通過下線升降機處的固定位置的條碼讀取器讀取條碼信息1，當副司機座椅到達下線工位時，通過下線升降機處的固定位置的條碼讀取器讀取條碼信息2，把信息傳給機器人PLC，PLC讀取條碼信息后傳送給上位機，上位機系統在MES數據庫中掃描，然后比對兩個信息，判刑條碼規則，判斷在搬運工位的兩個座椅是否為同臺。如果為同一臺套座椅的訂單號則再將信息傳給PLC，PLC分別啟動機器人正副司機抓取程序搬運兩個座椅到發運線處的同一個空器具內，一個器具里最終必須存放同一臺套的正副司機兩個座椅。上位機系統判斷座椅如果為不同臺套，MES分別確定與此正副司機座椅同臺套的座椅是否已經下線，如果未下線，即當前序列號的兩個座椅的正副司機座椅都在生產線上，則把順序號靠前的即訂單號小的座椅放到緩存皮帶線上。另一個訂單號較大的座椅不搬運，待下一個座椅來補位，再判斷。

上位機系統判斷座椅如果為不同臺套，并且發現當前序列號的某個座椅只有一個在生產線上，即與其同臺套的另一個座椅已經提前下線，如果已經提前下線的座椅為副司機座椅，則把此司機座椅搬運到發運線的一個空器具上的司機位置，然后此器具放行，放到指定位置后，人工到緩存皮帶線上找到先下線的副司機座椅，人工配對搬運到空器具的副司機座椅空位上;如果已經提前下線的座椅為司機座椅，則把此副司機座椅搬運到發運線的一個空器具上的副司機位置，然后此器具放行，放到指定位置后，人工到緩存皮帶線上找到先下線的司機座椅，人工配對搬運到空器具的司機座椅空位上。

3結束語

隨著人們對汽車的依賴度提高，對汽車的配置需求也越來越個性化，也間接促使汽車座椅配置變得越來越豐富，顏色多種多樣，再加之正副司機座椅的差別，這就導致綜合起來款式樣式變化非常多，對于單個座椅來說，再復雜的配置都可以通過訂單生產來控制解決，但是成套的座椅，傳統方式是人工肉眼識別訂單號來匹配，然后裝入器具發運到主機廠安裝。而通過讀碼設備識別條碼進而在訂單系統里去識別匹配顯然要更精準，更快捷。

參考文獻

[1] 楊長昌.機器人行業發展現狀及未來發展概述[J]卷宗，2019， 9（9）：246.