李開陽

[摘? ? ? ? ? ?要]? 工業(yè)機(jī)器人是現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中不可缺少的機(jī)械裝置，工業(yè)機(jī)器人由機(jī)械手本體（1-6軸）構(gòu)成動作機(jī)構(gòu)，由控制柜發(fā)出執(zhí)行指令控制工業(yè)機(jī)器人本體按預(yù)先編制的程序要求執(zhí)行相關(guān)動作。工業(yè)機(jī)器人在現(xiàn)代制造中常見的應(yīng)用場景有：汽車制造業(yè)高精度焊接、電子產(chǎn)品（3C）打磨工藝、重型企業(yè)產(chǎn)品搬運(yùn)碼垛等工藝生產(chǎn)過程。工業(yè)機(jī)器人具有操作定位精準(zhǔn)、控制精度高、編程方式多樣化、系統(tǒng)集成度高的特點(diǎn)。可編程控制器是現(xiàn)代制造業(yè)中的核心控制器件，是具有數(shù)字量、模擬量輸入輸出的可編程控制器件，簡稱PLC?？筛鶕?jù)控制設(shè)備的要求選擇不同的控制系統(tǒng)，可編程控制器環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，內(nèi)部載有隨機(jī)存儲器，可以記錄和計算程序執(zhí)行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)、可以執(zhí)行順序控制、復(fù)雜運(yùn)算、數(shù)模轉(zhuǎn)換、定時控制、計數(shù)控制、脈沖控制等。通過對原有4套工業(yè)機(jī)器人工作站進(jìn)行系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)多臺工業(yè)機(jī)器人共同配合進(jìn)行生產(chǎn)線協(xié)同生產(chǎn)工作，通過前后改造可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生對小型生產(chǎn)線的認(rèn)識和理解。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 可編程序控制器;觸摸屏;工業(yè)機(jī)器人;生產(chǎn)線改造

[中圖分類號]? TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）21-0174-02

在《中國制造2025》的政策背景下，中國由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，中國的現(xiàn)代制造業(yè)不斷向高集成、高精度、復(fù)雜控制工藝的方向邁進(jìn)。

美的集團(tuán)在2017年1月收購了德國KUKA企業(yè)，為中國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展提供了技術(shù)支持，在2021技術(shù)保護(hù)到期后，將在佛山順德建設(shè)一個占地800畝的工業(yè)機(jī)器人本體、系統(tǒng)集成、周邊配套的工業(yè)園，解決國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人本體生產(chǎn)、控制系統(tǒng)集成、工業(yè)機(jī)器上、下游產(chǎn)業(yè)鏈的集中式配套生產(chǎn)，節(jié)約生產(chǎn)、運(yùn)輸成本。

在現(xiàn)代制造業(yè)過程中，人力資源的高成本、不穩(wěn)定性，使更多的企業(yè)愿意將高成本的人力資源用工業(yè)機(jī)器人替代，工業(yè)機(jī)器人不會因?yàn)楣ぷ麟y度的大小而不工作，也不會因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境罷工休息。在新企業(yè)的建設(shè)過程中，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)作為標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)裝置，按產(chǎn)品生產(chǎn)工藝進(jìn)行工裝夾具的非標(biāo)定制，最大化滿足生產(chǎn)工藝的不同需求。

觸摸屏是現(xiàn)代制造業(yè)過程中人機(jī)交互信息的傳遞設(shè)備，也可以對生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)工藝統(tǒng)計和分析，為現(xiàn)代化生產(chǎn)管理提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

一、原工業(yè)機(jī)器人工作站

貴州裝備制造職業(yè)學(xué)院原共有4套KUKA工業(yè)機(jī)器人工作站僅為單機(jī)工作站，每套工作站工作絕對獨(dú)立，工作站之間相互不影響，工作站的控制方式為示教器在線編程方式，無離線編程功能，無可編程序控制器，工作站工作原理簡單，形式單一，基本上外圍I/O設(shè)備接入，學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容單一，實(shí)驗(yàn)項目少。為了與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際更接近，經(jīng)過到美的集團(tuán)、犇匠智能科技調(diào)研，擬對原有4套工業(yè)機(jī)器人工作站進(jìn)行基于可編程控制系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線改造。

二、系統(tǒng)改造

（一）改造對象及改造范圍

本項目的改造對象是貴州裝備制造職業(yè)學(xué)院工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室的原4套工業(yè)機(jī)器人單機(jī)工作站，改造范圍是將原4套工作站全部重新組合布置，利用可編程序控制器、觸摸屏、變頻器、氣源調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行電磁閥、執(zhí)行氣缸、傳感器等進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線的改造，應(yīng)用了多種技術(shù)知識，例如：氣動控制技術(shù)、鏈傳動技術(shù)、傳感器技術(shù)、可編程及通訊控制、變頻器等。通過對原工業(yè)機(jī)器人工作站的改造，可實(shí)現(xiàn)一個指尖陀螺產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)工作。

（二）改造方案

為了與企業(yè)應(yīng)用更接近，縮短改造周期和成本，結(jié)合學(xué)院實(shí)際，考慮現(xiàn)場安裝調(diào)試因素，制定以下改造方案。

（三）改造過程

1.更改原4套工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，恢復(fù)出廠設(shè)置，按生產(chǎn)線控制要求進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的I/O信號配置。

2.將上下層倍送鏈，升降輸送裝置、四導(dǎo)柱頂升氣缸、工位定位氣缸、電磁閥、磁性開關(guān)、開關(guān)電源、可編程序控制器、觸摸屏等設(shè)備安裝在生產(chǎn)線和電氣控制柜上。

3.進(jìn)行控制系統(tǒng)編程與調(diào)試，確保工業(yè)機(jī)器人、可編程序控制器、觸摸屏實(shí)現(xiàn)1號工作站上料、2號工作站裝配軸承、3號工作站裝配上下蓋、4號工作站下料。

三、改造效果

對原有4套單機(jī)工業(yè)機(jī)器人工作改造后，新增可編程序控制器編程部分，學(xué)生除了能進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人編程外，還要進(jìn)行PLC部分編程，大大提高了學(xué)習(xí)內(nèi)容，改變以往實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一的現(xiàn)狀;新增人機(jī)信息交互功能，利用觸摸屏實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人動作順序的選擇，生產(chǎn)數(shù)量的統(tǒng)計功能;新增氣缸控制部分內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)范圍，以適應(yīng)自動化生產(chǎn)線不斷變化的新要求。

四、結(jié)語

通過以上兩種不同工業(yè)機(jī)器人工作站的對比分析，我們可以清楚地看到生產(chǎn)線型工作站的工作內(nèi)容、學(xué)習(xí)難度、編程方式遠(yuǎn)大于單一工作站工作內(nèi)容及要求，對提高生產(chǎn)效率、提高控制要求、提高自動化程度等多方面，工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線改造有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人專業(yè)理實(shí)一體化教學(xué)、課程教學(xué)改革的探索與研究，為深化教學(xué)改革提供可開發(fā)、可驗(yàn)證的開放式實(shí)驗(yàn)平臺。

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