基于PLC的新型工业码垛机器人控制系统设计.docx

基于PLC的新型工业码垛机器人控制系统设计孙梅摘要码垛技术作为现代物流自动化领域中的一门新技术，其随着我国科学技术的高速发展，也实现了技术的更新与升级。码垛机器人的运用为企业节约了大量的人力，降低了企业运营成本，提高了企业服务的效率，具有十分重要的社会意义。本文就主要分析了基于PLC的新型工业码垛机器人控制系统的设计，根据码垛机器人的工作流程和企业的实际需求，设计出人机交互的操作界面，以提高码垛机器人控制系统的稳定性和可靠性，更好的满足企业生产实际的需求。关键词码垛机器人PLC控制系统设计0引言码垛机器人属于新兴的科技产品，可以有效的降低企业运营成本、提高生产效率、提高产品质量、提高服务质量、优化劳动力等，其在企业生产中的广泛应用，为企业的可持续发展提供了坚实的基础。工业码垛机器人的广泛运用标志着企业的自动化水平已经十分先进，是企业的重要竞争力体现。而控制系统作为码垛机器人的核心，是实现码垛机器人功能以及工作各项性能的前提和保障，并且在很大程度上决定着码垛机器人的工作效率以及工作精度，因为控制系统对码垛机器人来说相当于它的大脑，支配着码垛机器人的各项功能和性能。本文主要对码垛机器人的控制系统设计进行了分析，以为相关人士提供借鉴。1码垛机器人简述在以往对码垛机器人的研究和经验分析的基础上，本文认为一款优秀的码垛机器人应具有性能稳定、功能齐全、结构简单、操作简单、成本低廉、灵活等特点，所以码垛机器人的具体设计指标有以下几个方面：1.1性能参数码垛机器人的本身重量为1000kg，最大抓取物的重量为60kg，搬运速度为30m/min，码垛的速度为20次/min。1.2工作范围码垛机器人的垂直作业高度2.5m，作业半径2.6m。1.3误差要求连续作业的时间不低于24h，连续作业的时间超过8h的误差范围不得大于5mm。2码垛机器人控制系统硬件设计根据码垛机器人的工作要求和整体设计指标，码垛机器人的控制系统应该满足以下几个要求：一是四轴能够自由的进行协调和控制，能够实现稳定、高效作业；二是对控制参数以示数的方式表现出来，以实现路径控制；三是具有良好的动态响应力和实时能力；四是稳定性、可靠性、安全性高；五是人机界面设计良好，方便各项操作；六是硬件系统结构具有紧凑性和可扩展性＼[1＼]。本文研究的码垛机器人以横河FA-M3PLC作为其控制系统核心。横河FA-M3PLC具有性能好、扩展能力强、功能全面、处理效率高等特点，其能够实现示教、外围I/O量处理、伺服电机驱动等功能。码垛机器人的控制系统采用模块化设计，根据作业需求不同采用不同的功能模块，其主要模块有电源模块、通信模块、CPU控制模块、数字化模块、位置定义模块等＼[2＼]。码垛机器人的模块与模块之间有着紧密的联系，如位置定义模块主要是根据CPU模块发出的信号脉冲来定义并生成位置和码垛机器人的运动轨迹，根据脉冲串的数量来确定电机旋转的角度和旋转的速度。值得一提的是码垛机器人的位置是整个作业中的重点，一旦位置定义有误差，则无法保证码垛机器人的工作效率和工作质量。本文研究的码垛机器人位置定义模块中具有32点位固定输入以及输出继电器，将常用的位置控制参数固定在继电器中，方便人员对其进行相关操作和位置的确定。位置定义模块有以下几个特点：一是高精度和高速的定位控制；二是位置功能丰富；三是具有脉冲计数器；四是可以通过位置模块的参数设定实现动作的测试和监测＼[3＼]。3码垛机器人软件系统设计码垛机器人软件系统的设计是尤为关键的一环，软件系统和硬件系统相互配合才能实现码垛机器人的各项功能，而软件系统又是实现硬件系统功能的前提和基础，所以软件系统对码垛机器人的功能实现、功能扩展、作业效果等都有重要的作用。根据码垛机器人的作业特点，分析出码垛机器人的软件控制系统的架构。在码垛机器人的软件结构中，人机交互界面的设计和代码编写可采用触摸屏自带编写软件，该软件的设计特点是简单易懂、操作简便，适合于工业环境的码垛机器人设计，设计成本低，性能稳定可靠。设计的主要模块有初始化模块、监控模块、示教模块、文件处理模块、参数设置模块、位置控制模块、轨迹规划模块、速度控制模块、手动控制模块、原点搜索模块等＼[4＼]。初始化模块的功能是负责码垛机器人整个控制系统的启动，将所有程序初始化，并检测各个模块是否正常，是否能够进行正常的作业，如果有的模块无法正常工作，会给予相应的警示并对问题故障模块进行显示＼[5＼]。监控模块的功能是监测码垛机器人的工作情况，并显示出当前码垛机器人的工作状态。示教模块的功能是生成码垛机器人位置参数，形成指示的文件以供操作人员参考。文件处理模块的功能是管理关于码垛机器人的所有文件，如文件的查看、调用、修改、增加、删除等。参数设置模块的功能是人员通过该模块实现码垛机器人的参数控制，人员还可以通过该模块实现可调参数