基于三菱PLC的机器人自动码垛控制系统设计

曾新红

摘  要：随着自动化程度的日益进步，智能机器在工业生产自动化过程中应用日益普遍，智能制造生产工艺也日益受到人们的青睐。PLC作为电气控制系统中的核心器件，结合机器人控制已广泛应用于各行各业，为现代生产提供了高效的生产率。文章介绍了利用三菱PLC控制机器人操作实现物品码垛的设计过程。通过设计实现了机器人自动码垛过程。

关键词：PLC;机器人;码垛

中图分类号：TP242 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）33-0093-02

Abstract： With the increasing progress of automation， intelligent machines are widely used in the process of industrial production automation， and the production process of intelligent manufacturing is increasingly favored by people. As the core component of electrical control system， PLC combined with robot control has been widely used in all walks of life， providing efficient productivity for modern production. This paper introduces the design process of palletizing objects by using Mitsubishi PLC to control the manipulation of robots.Keywords： PLC; robot; palletizing

引言

当前，无论是从国外引进的自动化生产线，还是自行设计的自动控制系统，普遍把可编程控制器作为控制系统的核心器件[1]。随着工业技术和计算机信息技术的发展，以及工业自动化程度的不断提高，智能制造生产工艺越来越受到人们的青睐。机械手作为最早出现的工业机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、自动化生产线等行业。本系统设计采用三菱PLC和ABB120六轴机械手实现生产线物品自动码垛过程。

1 基于三菱PLC的机械手控制系统组成

机械手码垛控制系统主要由PLC、机械手、步进电机、触摸屏和空气压缩机等构成。PLC产生脉冲经过驱动器驱动步进电机运行，带动皮带轮运转。物品由皮带轮输送，到位后发出信号给机械手操作码垛。该系统设计了3个传送带分别输送1号物品、2号物品和3号物品，机械手按要求分别操作码垛3组物品。3组物品由仓库移出时采用气动阀驱动，机械手抓取物品也由气动阀驱动。所有的气动阀气流均由一台空压机供给。图1为控制系统组成图。采用ABB120六轴机械手。

图1中系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，机器人自动码垛控制系统以码垛物料为控制目标，搬运的物料具有一定的规则形状，该设计系统中，物料首先从储物架按一定顺序下落，检测有物料过来时，PLC驱动步进电机带动皮带轮运送物料，待到指定位置后，机器人通过搬运夹具把物料从皮带末端搬运到码垛平台上。第一阶段为在1号位将方形小箱体码垛成4×3×2的椎体垛状。完成码垛要求后，自动进入下一步2號位码垛工作，将物料箱体码垛成所需形状。码垛完成后再自动进入3号位码垛工作，形状设计按需所置，直至所有物料搬完，为一个工作流程。机械手的夹物松紧采用气压式驱动，其驱动系统由气缸、气阀、气罐和空压机组成，其特点是气源方便、动作迅速、结构简单、造价较低、维修方便。图2为三菱PLC外围接线图。

2 PLC选型与程序设计

该设计系统根据输入/输出点数的需求，选取FX3UC-32MT（16输入/16输出）来控制步进电机和电磁阀以及与机器人信号交互。

根据系统控制要求，结合机械手码垛控制，设计PLC控制系统的PLC程序，由于1号、2号、3号位顺序执行码垛，所以程序中设置相互互锁，同时为了安全操作，在机械手运行时，设置了光膜检测报警，只要有人进入工作区域，便发生灯光报警，并停止所有操作，直至按复位按钮后，程序继续运行。

3 机械手程序设计

在编辑器中，首先要定义好抓取点和码垛点后，按预置的码垛顺序要求编程。本设计程序中1号物就绪信号输入点为Id1，2号物就绪信号输入点为Id2，3号物就绪信号输入点为Id4，码垛完成就绪信号输出为io3。注意在机器人编程时先设置慢速调试，达到要求后再提高运行速度。

4 触摸屏界面设计

通过触摸屏控制可实现自动控制、手动控制、监视运行状态和设置参数。设置传送带的运行速度和料仓存储个数以及报警指示等功能。触摸屏画面如图3所示。通过触摸屏启动自动按钮，再按启动按钮，机器人能按预定设计完成整个码垛过程。

5 系统调试

PLC程序、机械手运行程序及监控画面设计好之后，对系统进行调试。系统能按要求运行，达到预期。

6 结束语

采用三菱PLC和工业机器人技术设计的自动码垛控制系统， 该系统经调试后按要求运行、控制可靠，性能优越。系统不仅能对物品进行自动码垛， 而且能远程监测现场设备的运行状况，实现了实时数据显示，性能稳定可靠。为自动化生产工艺的实现提供一定的参考价值。

参考文献：

[1]邓三鹏，周旺发，等.ABB工业机器人编程与操作[M].机械工业出版社，2019.

[2]李晶，林耿新，等.组态王软件在电气工程中的应用[J].三江高教，2014（02）：49-53.

[3]FX3U手册[Z].网络下载文档.