劉謙波

（廣州交通技師學(xué)院，廣東廣州 510540）

基于PLC的工業(yè)機器人藥瓶分揀系統(tǒng)的實現(xiàn)

劉謙波

（廣州交通技師學(xué)院，廣東廣州 510540）

闡述了基于PLC的工業(yè)機器人藥瓶分揀系統(tǒng)的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的實現(xiàn)，分別從系統(tǒng)硬件電路部分與軟件程序編寫部分進行了探討，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化領(lǐng)域隨處可見，該實現(xiàn)方法具有典型的代表性。

PLC；單軸機器人；分揀系統(tǒng)

0 引言

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)自動化在各個領(lǐng)域的普及，工業(yè)機器人在柔性制造系統(tǒng)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動條件等方面的應(yīng)用也越來越廣泛，工業(yè)機械人的研制和開發(fā)已成為高科技領(lǐng)域迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。本文探討了雅馬哈T4系列單軸機器人結(jié)合PLC系統(tǒng)分揀液體藥瓶這一功能的實現(xiàn)，并從硬件和軟件兩方面進行了分析和研究［1］。該設(shè)備用于中、小批生產(chǎn)的柔性自動化生產(chǎn)線上，實現(xiàn)工件在流水線上的分揀。

1 系統(tǒng)概況

圖1 工業(yè)機器人工作示意圖

藥瓶分揀系統(tǒng)只是藥品自動化生產(chǎn)線上從轉(zhuǎn)盤上料單元到藥瓶裝入立體倉庫等眾多流程中的一個子系統(tǒng)，僅流水線分揀搬運機械人是集PLC技術(shù)、位置檢測技術(shù)和氣動技術(shù)于一體的綜合的控制裝置。此系統(tǒng)包括PLC控制部分、機械部分和電氣部分。機械部分包括滾珠絲桿、滑桿、氣缸等；電氣部分包括伺服電機、伺服電機驅(qū)動器、液位傳感器、電磁閥等，是過程控制與運動控制的有機結(jié)合體；系統(tǒng)工作原理如下：（1）按下啟動按鈕后，傳送帶A運行，傳送帶A上的藥瓶經(jīng)過B處，檢測傳感器對藥瓶進行液位判斷，確定藥瓶的合格與否，藥瓶到達C限位停止；（2）在C處，機器人分揀藥瓶，合格產(chǎn)品依次放入合格區(qū)入箱，不合格產(chǎn)品放入依次不合格區(qū)入箱；（3）每區(qū)藥箱都只能容納四瓶，到達四瓶，合格藥箱由傳送帶D運走，空箱即可載入，分揀的藥瓶又可重新依次裝箱，如此循環(huán)；（4）按停止按鈕，機械人要執(zhí)行完本輪周期動作后歸原點位置停止。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 工業(yè)機器人及驅(qū)動器部分

工業(yè)機器人采用雅馬哈單軸T4系列，該機器人的定位精度（任意位置）是±0.02 mm，滾珠螺桿導(dǎo)距12 mm，由高精度的伺服馬達驅(qū)動滑臺，可搬運質(zhì)量2～9 kg，有效行程50～600 mm，點位最多到達1 000點；本系統(tǒng)采用兩個單軸水平放置形成的X軸和Y軸，軸上的滑塊不同的位置可以定位不同的點，根據(jù)分揀需要只需定位10點。Y軸滑塊上裝有抓取的升降氣缸與取料吸盤，根據(jù)其電磁閥得電與否，和兩軸配合，就可以實現(xiàn)分揀動作。

T4系列機器人采用ERCD控制器，電源部分采用24 V直流電壓，并確保無噪音；與機器人的連接，由ERCD控制器內(nèi)部程序與PLC提供控制信號給機器人的伺服電機；PLC與ERCD通過專用連接器相連，用于機器人的執(zhí)行信號與位置信號的反饋，電腦通過專用的軟件編寫機械人的點位信息與移動程序輸入到ERCD的程序存儲器里，程序運行時，機器人執(zhí)行相應(yīng)動作。

圖2 控制器的關(guān)聯(lián)示意圖

2.2 PLC、機器人控制器硬件及信號電路連接及說明

機器人分揀系統(tǒng)所屬大系統(tǒng)采用FX2N-64MT-001型PLC，這里只探討PLC與機器人控制器ERCD的連接。PLC的輸出端Y25～Y37共11個信號端分別與X軸、Y軸控制器的輸入端采用一拖二的方式相連接，圖3只表示了PLC與X軸控制器相接的部分，其中PLC的輸出端Y34～Y37的輸出信號是控制器的通用輸入口DI0～DI3的輸入信號，四個端口信號組合的可以確定16個位置點，本系統(tǒng)只取十個點［2-3］?？刂破鞯玫絇LC輸出的位置信號指令后，驅(qū)動X、Y軸的滑塊達到對應(yīng)的點位時，通過DO0和DO1信號輸出端反饋給PLC的不同的輸入端，PLC確定點位信號后給執(zhí)行機構(gòu)發(fā)指令去完成相應(yīng)的動作；另外機器人在工作過程的狀態(tài)信號也由控制器的輸出端反聵給PLC，實現(xiàn)PLC與控制器的通信。

圖3 PLC與X軸控制器接線圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 控制器驅(qū)動工業(yè)機器人程序?qū)崿F(xiàn)

雅馬哈工業(yè)機器人對控制器的編程軟件是POPCOM，X、Y軸為兩個單軸組合進行分揀，需要兩個機器人控制器（ERCD），由POPCOM編程軟件分別進行程序的編寫。控制器對機器人的控制有I/O信號通用模式和脈沖鏈輸入模式，本系統(tǒng)采用前者，其程序由三部分組成：①參數(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(PRM)，通用模式只對參數(shù)0～63中的部分進行設(shè)置，確定機器人運行的方式；②點位數(shù)據(jù)（PNT），即位置點的數(shù)據(jù)程序；③系統(tǒng)程序數(shù)據(jù)（PGM），即機器人的動作程序。

圖4 控制器程序流程圖

本系統(tǒng)中，兩軸均采用T4系列機器人，PRM0的值為90，其他參數(shù)采用缺省值設(shè)置；點位程序（PNT）采用手動教導(dǎo)的方式獲得一個點位的坐標(biāo)位置后，再采用寸動移動的方法，通過編程軟件或手持編程器控制機械手臂左右的細(xì)微移動，使其準(zhǔn)確的移動到所需位置，機器人記憶移動后的最終位置，獲得分揀點的位置信息，本系統(tǒng)中需要10個點位信息，即原點點位P0，拾取點為P1，合格區(qū)點位P2～P5，不合格區(qū)點位P6～P9，獲得10個位置坐標(biāo)，可以得到X、Y軸的PNT程序，X、Y軸坐標(biāo)點位置不一樣，即兩控制器的PNT程序不同；PGM程序是采用基于類BASIC語言的機器人編程語言，圖4、5分別是流程圖與部分程序圖，機器人處于某位置，等待位置信號的輸入，有信號到達，機器人動作到達位置點有反饋輸出到PLC，控制器有返原點信號輸入端和自動運行端，根據(jù)指令會執(zhí)行對應(yīng)的動作，兩軸控制器的PGM程序相同。

圖5 控制器程序圖

3.2 觸摸屏、PLC及機器人整體程序?qū)崿F(xiàn)方法

實現(xiàn)方法中涉及觸摸屏的部分，用圖像按鈕代替機械式按鈕，圖像顯示代替實物顯示等；軟件編寫時，其與PLC結(jié)合，明確工程中的設(shè)備采集及輸出通道與軟件中實時數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及動畫顯示，這些功能容易實現(xiàn)；重點討論自動功能的實現(xiàn)，其流程圖如圖6所示。

圖6 整體程序?qū)崿F(xiàn)的流程圖

流程圖中機器人運行到信號點位的不合格產(chǎn)品點位子程序P0，若檢測到第一個不合格產(chǎn)品，即C1為1，要放置點位是P6，對應(yīng)的程序部分如圖7所示。

通過PLC的輸出0111信號，滿足輸入條件7，控制器DI0～DI3接收到信號條件7，機器人就會全速運行到第6點位，然后完成放置動作，根據(jù)PLC輸出信號不同，可以完成合格產(chǎn)品、不合格產(chǎn)品的子程序的程序編寫；機器人運動到點位，控制器反饋信號給PLC，作執(zhí)行到位標(biāo)記，根據(jù)氣缸下降的次數(shù)，作放下動作準(zhǔn)備標(biāo)記的程序如圖8所示。

A Novel Medicinal Bottle Sorting System of Industrial Robots Based on PLC

LIU Qian-bo
（Guangzhou Communication Technician Institute，Guangzhou 510540，China）

Medicinal bottle sorting system of industrial robots based on PLC for automated production system is implemented.The hardware circuit and the program of software are discussed.Industrial robots are widely used in the field of industrial automation control system.Method of the realization is typicaly representative.

PLC；single-axis robot；sorting system

TP242.2

A

1009－9492(2014)08－0029－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.009

2014－04－28