李洪聲 郭銅民 熊 彥

（陜西工商職業(yè)學(xué)院，陜西 西安 710119）

1 亞龍YL-1629A 型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品分揀系統(tǒng)機(jī)構(gòu)主要組成

1.1 供料機(jī)構(gòu)單元

供料單元的基本功能：在整個(gè)系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其它單元提供原料的作用。具體的功能是：設(shè)備啟動(dòng)后，落料檢測傳感器檢測到有料時(shí)。頂料氣缸伸出，推料氣缸自動(dòng)地把物料推出到輸送帶上，以便輸送單元進(jìn)行下一步動(dòng)作。如圖1 所示。

圖1

1.2 直線輸送帶單元

直線輸送單元的基本功能：在供料單元推料到輸送帶上后，電機(jī)啟動(dòng)且編碼器開始計(jì)數(shù)。在經(jīng)過輸送帶上的傳感器時(shí)對(duì)物料的類別進(jìn)行識(shí)別區(qū)分為下一步動(dòng)作做準(zhǔn)備，到達(dá)輸送帶末端時(shí)電機(jī)停止等待下一步動(dòng)作。直線輸送單元如圖2 所示。

圖2

1.3 氣源氣路部分

氣源部分主要由一個(gè)油水分離器、四個(gè)電磁閥、兩個(gè)氣缸及機(jī)器人手抓、吸盤組成。通過油水分離器給整個(gè)氣路部分的氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)和供氣，同時(shí)過濾空氣中的水分使供氣干燥避免損壞氣動(dòng)元件。通過若干氣管對(duì)氣路導(dǎo)通，連接到電磁閥的匯流板。再通過電磁閥，分別控制氣動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作（頂料氣缸及推料氣缸以及機(jī)器人手抓、吸盤）。

2 亞龍YL-1629A 型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品分揀系統(tǒng)工藝過程

當(dāng)按下觸屏電機(jī)上電及運(yùn)行按鈕（圖3）后，傳感器（表1：X6）進(jìn)行落料檢測，如果檢測到有料，PLC 控制頂料氣缸伸出頂料（Y1），頂料到位后（X3），推料氣缸開始推料（Y0），推料到位后(X5),輸送皮帶電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)（Y2），皮帶輸送機(jī)運(yùn)送物料，當(dāng)傳送到終點(diǎn)（X7）機(jī)器人夾料位置時(shí)，皮帶輸送機(jī)停止，PLC 終點(diǎn)檢測X7 信號(hào)觸發(fā)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序使機(jī)械手運(yùn)行到夾料位置夾料，機(jī)器人程序依據(jù)安裝在輸送皮帶上方金屬與非金屬傳感器（X10、X22）檢測結(jié)果，進(jìn)行物料分揀。當(dāng)皮帶終點(diǎn)物料被取走后循環(huán)自動(dòng)進(jìn)行皮帶輸送供料機(jī)器人夾料。

3 主單元三菱PLC-FX3U、觸摸屏、機(jī)器人主機(jī)信號(hào)信息傳遞關(guān)系

3.1 本設(shè)備配備觸摸屏為MCGSTPC7062Ti，通過RS232 串口數(shù)據(jù)線和PLC 通訊。實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的數(shù)據(jù)交換，該觸摸屏軟件采用昆侖通態(tài)對(duì)其組態(tài)。三菱PLC 部分輸入輸出端口地址見表1。

表1 三菱PLC-FX3U 部分輸入輸出地址

3.2 觸屏界面圖元與PLC 輔助中間軟繼電器M 關(guān)聯(lián)

使用MCGSE 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)觸屏界面如圖3 所示，電機(jī)上電與電機(jī)下電按鈕均控制機(jī)器人各軸電機(jī)上電與下電，運(yùn)行按鈕同時(shí)啟動(dòng)上料輸送機(jī)及機(jī)器人運(yùn)行；停止按鈕同時(shí)停止上料輸送機(jī)及機(jī)器人運(yùn)行。在組態(tài)軟件中電機(jī)上電按鈕與PLC 軟繼電器M7 關(guān)聯(lián)，見圖4。

圖3 觸摸屏

圖4 上電圖元與M7 關(guān)聯(lián)

同理，電機(jī)下電、運(yùn)行及停止圖元按鈕均與PLC 軟繼電器M 關(guān)聯(lián)，見表2。

表2 按鈕圖元與PLC 軟繼電器M 關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)關(guān)系

3.3 工業(yè)機(jī)器人的I/O 通信接口可以實(shí)現(xiàn)與周邊設(shè)備(PLC)進(jìn)行通信。通過定義機(jī)器人的I/O 板，定義機(jī)器人數(shù)字I/O 信號(hào)，將數(shù)字輸入信號(hào)DI 與系統(tǒng)的控制信號(hào)關(guān)聯(lián)起來，并通過編制與DI 連接的Y 輸出PLC 程序就可以對(duì)系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行控制，如：電機(jī)上電、電機(jī)下電、程序運(yùn)行等；同時(shí)DI 信號(hào)也可以作為機(jī)器人程序觸發(fā)條件，觸發(fā)執(zhí)行相應(yīng)子程序或作為程序判別跳轉(zhuǎn)條件。如表3 中、當(dāng)DI3 為1 啟動(dòng)機(jī)器人抓料子程序；當(dāng)DI2、DI8為1 時(shí)，作為調(diào)用金屬與非金屬分揀子程序的條件。本設(shè)備使用部分PLC 輸出Y 端子與機(jī)器人DSQC651 標(biāo)準(zhǔn)I/O 板輸入數(shù)字端子DI 連接及進(jìn)行數(shù)字輸入信號(hào)DI 與系統(tǒng)的控制信號(hào)關(guān)聯(lián)，同時(shí)DI 可作為機(jī)器人程序觸發(fā)條件見表3。

表3 PLC 輸出Y 與機(jī)器人輸入DI 對(duì)應(yīng)連接及DI 與機(jī)器人系統(tǒng)控制信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)關(guān)系

4 編制觸摸屏按鍵及分揀控制PLC 程序

本文采用SFC 順序功能圖編制PLC 控制程序。根據(jù)表1、表2、表3 觸摸屏按鈕，PLC 輔助繼電器M、輸入輸出地址與機(jī)器人數(shù)字輸入量DI 之間的關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)關(guān)系及上料工藝過程編制PLC 控制程序。

摸屏按鍵及電氣面板PLC 程序。如圖5。

4.1 觸屏運(yùn)行（M50）、停止（M51）按鍵，電氣面板運(yùn)行（X11）、停止（X1）按鍵PLC 控制部分梯形圖程序見圖5（梯形圖塊）、圖6（自動(dòng)上料SFC 塊）。

圖5 梯形圖塊

圖6 自動(dòng)上料SFC 塊

當(dāng)按下觸屏運(yùn)行按鈕時(shí)M50 閉合，軟繼電器線圈M1 置位，SFC 塊中常開M1 閉合，當(dāng)落料檢測有料時(shí)，常開X6 閉合，順序啟動(dòng)頂料、推料，皮帶輸送供料。由于M50 閉合時(shí)，Y15 置1，與Y15 連接的數(shù)字輸入信號(hào)DI5 置1，啟動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行Start（表3）。同理，當(dāng)按下電氣面板啟動(dòng)按鍵（X11）時(shí)，落料檢測有料時(shí)，常開X6 閉合，順序啟動(dòng)頂料、推料，皮帶輸送供料，同時(shí)啟動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行控制信號(hào)Start。觸屏與電氣面板停止功能亦然。本編程方法自動(dòng)供料及機(jī)器人運(yùn)行停止均可通過觸屏按鈕及面板開關(guān)控制，使用靈活方便。

4.2 觸屏電機(jī)上電、電機(jī)下電按鍵PLC 梯形圖7。

圖7 電機(jī)上下電控制

機(jī)器人運(yùn)行前必須進(jìn)行上電、下電時(shí)停止運(yùn)行。

觸屏中按下電機(jī)上電按鈕（M7），常開M7 閉合，Y16 置位，與Y16 連接的機(jī)器人數(shù)字輸入信號(hào)DI6 置1，與DI6 關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)控制上電信號(hào)Motors On 執(zhí)行(表3）電機(jī)上電；同理電機(jī)下電亦然。

4.3 金屬與非金屬分揀PLC 程序

本課題在SFC 塊中編制分揀金屬與非金屬PLC 程序。傳感器X10、X22 分別檢測金屬與非金屬，Y12 與DI2 連接、DI2 作為判別金屬啟動(dòng)機(jī)器人分揀金屬子程序條件；Y21 與DI8 連接、DI8 作為判別非金屬啟動(dòng)機(jī)器人分揀非金屬子程序條件。圖8為部分金屬與非金屬分揀PLC 程序。

圖8 金屬與非金屬分揀PLC 程序

分揀判別過程：自動(dòng)上料運(yùn)行后，皮帶機(jī)運(yùn)輸物料，當(dāng)輸送的是金屬材質(zhì)時(shí)，傳感器X10 閉合，選擇分支程序運(yùn)行塊12 程序，Y12 置1、則數(shù)字輸入信號(hào)DI2 置1，作為啟動(dòng)機(jī)器人抓取金屬子程序條件；同理、當(dāng)輸送的是非金屬材質(zhì)時(shí)DI8 置1，作為啟動(dòng)機(jī)器人抓取非金屬子程序條件。

4.4 機(jī)器人分揀判別語句

機(jī)器人主程序Main 中根據(jù)數(shù)字輸入信號(hào)DI2（金屬）DI8（非金屬）的值調(diào)用相應(yīng)的子程序。

調(diào)用金屬分揀子程序語句為：IF DI2=1 Then jinshu(分揀金屬子程序名)。

調(diào)用非金屬分揀子程序語句為：IF DI8=1 Then feijinshu（分揀非金屬子程序名)。

5 結(jié)論

本文針對(duì)亞龍YL-1629A 型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品分揀系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)觸摸屏界面、關(guān)聯(lián)觸摸屏、PLC、機(jī)器人信息傳遞相關(guān)量，采用SFC 順序功能圖編制PLC 分揀控制程序，編程方法可靠便捷，經(jīng)上機(jī)運(yùn)行滿足分揀要求。