劉麗芳

摘 要：隨著科學技術(shù)的進步，碼垛機器人的應用也越來越廣泛，將為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。而基于PLC技術(shù)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(shù)的碼垛機器人系統(tǒng)的構(gòu)成，之后闡述了碼垛機器人控制系統(tǒng)的要求及基于PLC碼垛機器人控制系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；碼垛機器人；控制系統(tǒng)；硬件和軟件設計

作為機電一體化的高科技產(chǎn)品，工業(yè)碼垛機器人有助于企業(yè)提高生產(chǎn)效率、促進經(jīng)濟效益的增長，確保產(chǎn)品質(zhì)量提升、對勞動條件進行改善、作業(yè)布局進行優(yōu)化，因此具有巨大的貢獻，對其應用的數(shù)量以及質(zhì)量甚至成了企業(yè)生產(chǎn)自動化的先進水平的標志。作為工業(yè)碼垛機器人最為重要的組成部分，控制系統(tǒng)對機器人碼垛功能的實現(xiàn)及作業(yè)性能的保障起著至關(guān)重要的作用，直接決定著機器人的運動精度及工作效果?；赑LC技術(shù)的控制系統(tǒng)具有通用性、開放性，因此將PLC技術(shù)控制系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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(shù)的碼垛機器人的控制系統(tǒng)進行探究具有重要的意義和價值。

1 基于PLC技術(shù)的碼垛機器人系統(tǒng)的構(gòu)成

基于PLC的機器人碼垛搬運系統(tǒng)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(gòu)成，此系統(tǒng)的主要功能是要結(jié)合類型和尺寸將輸送線碼垛工段上已經(jīng)包裝好的產(chǎn)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(jié)合現(xiàn)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(jié)合，實現(xiàn)了上下位機控制系統(tǒng)，能夠讓系統(tǒng)不但可以及時的對數(shù)據(jù)進行采集和存儲，同時還能夠?qū)?shù)據(jù)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(yè)生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控的目的。

2 碼垛機器人控制系統(tǒng)的要求及設計

2.1 碼垛機器人的控制系統(tǒng)的要求

結(jié)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(tǒng)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(xié)調(diào)，可以完成高效、穩(wěn)定的作業(yè)；其次，用示數(shù)的方式表現(xiàn)控制參數(shù)，從而實現(xiàn)對路徑的控制；再次，具有良好的實時能力與動態(tài)響應力；第四，具有較高的可靠性、穩(wěn)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(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2.2 基于PLC碼垛機器人控制系統(tǒng)的硬件設計

本系統(tǒng)將橫河PLC當成控制系統(tǒng)的核心硬件，用Wide-Field作為控制系統(tǒng)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(xiàn)對機器人各軸運動、對面板開關(guān)量進行的控制、同時實時掃描和更新反饋的信息數(shù)據(jù)。觸摸屏的任務是要完成人機交互和系統(tǒng)管理作用。PLC與觸摸屏利用RS232實現(xiàn)通信，和驅(qū)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(tǒng)以及碼垛抓手，進而構(gòu)建一個完整的數(shù)控系統(tǒng)。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(fā)送指令，進而實現(xiàn)碼垛任務；示教器則主要用來初始示教。個人PC用來實現(xiàn)對PLC控制程序的編寫和傳輸。此外，在現(xiàn)場還要設置若干安防系統(tǒng)，用于促進碼垛機器人系統(tǒng)可靠性和安全性的提高。執(zhí)行機構(gòu)選擇交流伺服電機和驅(qū)動器，同時利用編碼器反饋，構(gòu)成閉環(huán)控制，進而確保系統(tǒng)運動的精度與準確度。

2.3 基于PLC碼垛機器人控制系統(tǒng)的軟件設計

在碼垛機器人的軟件結(jié)構(gòu)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(yè)環(huán)境的碼垛機器人十分的適合，且性能穩(wěn)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(jiān)控模塊、示教模塊、文件處理模塊以及參數(shù)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(tǒng)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(yè)，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(jiān)控模塊的作用則是對碼垛機器人的工作情況進行監(jiān)控，同時對當前碼垛機器人的工作狀態(tài)進行顯示。示教模塊的作用是生成碼垛機器人位置參數(shù)，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(diào)用以及增加和刪除等。參數(shù)設置模塊的作用是利用該模塊完成對碼垛機器人的參數(shù)控制，同時還利用其完成對可調(diào)參數(shù)的設置以及I/U系統(tǒng)的管理和設置。

總之，隨著科技的發(fā)展，碼垛機器人得到了越來越廣泛的應用，而基于PLC技術(shù)的碼垛機器人控制系統(tǒng)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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