PLC与工业机器人的全自动化码垛系统设计

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1、基于PLC与工业机器人的全自动化码垛系统设计AutomaticpalletizingsystembasedonPLCandindustrialrobot张业鹏，张明ZHANGYe-peng,ZHANGMing（湖北工业大学机械工程学院，武汉430068）摘要：针对工厂实现全自动化生产的发展趋势，设计了一条基于PLC与库卡机器人的全自动化肥码垛生产线系统。根据车间化肥生产线的实际生产情况，设计了以PLC控制器为主，机器人控制器为辅的全自动码垛系统，完成了系统的硬件及软件设计。生产实践表明，所设计的码垛生产线系统结构严谨、运行稳定、生

2、产效率高，能较好满足企业生产需求，具有较高推广应用价值。关键词：工厂自动化；PLC；工业机器人；控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-0134(2015)11(下)-0108-03Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.22.310引言全自动码垛生产线设计为两线两垛结构，车间结构布局随着我国劳动力成本快速上涨，企业进行经济结构如图2所示。调整、产业优化升级的愿望更加迫切，因此在企业生产整条生产线的流程为：化肥颗粒料生产成型经过中使用工业机器人代替传统的人工作业，是提高企业自缝包机缝

3、包后连续不断的送上两条输送线，每天输送线动化程度和提高自身竞争力的有效途径。尤其是化工行上都装有光电检测传感器，当输送线上光电传感器检测业，工作环境恶劣，人员流动大，人工码垛效率低下，到预约信号并传给PLC，PLC又通过IO口把信息传给机基于PLC与工业机器人的全自动化码垛系统凭借其高器人控制器，机器人收到信号就执行输送线码垛任务，效、稳定的生产特性以及优越的制造柔性非常适合工厂到达预定抓取位置，当输送线光电传感器检测倒抓取信现代化改造。为此，根据襄阳一家化肥企业的实际生产号，机器人抓取化肥进行码垛，完成一次码垛，码垛完情况，设

4、计了一条以西门子PLC控制器为主，库卡搬运成后回到预定位置，继续等待预约信号与抓取信号进行机器人为辅的全自动码垛生产线系统。下一次码垛，直到完成码垛任务。1全自动码垛系统设计䕧䗕㒓৘⬉ᴎ整条全自动码垛系统由机械系统与电气系统构成，由于机械系统结构简单主要由输送Ѹ⌕᥹㾺఼ᴎ఼Ҏ⼎ᬭ఼线组成，故主要以设计电气控制系统为主，电气系统主要包括PLC，工业机器人，触摸屏，䅵ㅫᴎ传感器，电磁阀以及安全护栏等，其电气系统结构如图1所示。整个系统的软件设计主要包ᴎP఼括PLC程序设计，机器人程序设计以及触摸屏Ҏᴎ఼Ҏ৘䕈Ԏ᳡㾺ᩌሣL程序设计。PL

5、C程序主导整条生产线的生产流᥻⬉ᴎࠊ程，指挥整条生产线的生产以及与机器人实现C఼信息交换。机器人程序生成搬运轨迹，完成肥料包的码垛任务。触摸屏程序实现与PLC的人৘Ӵᛳ఼䕧ܹ机交换功能，完成各种生产线参数实时设定使整条生产线操作简单，高效。⬉⺕䯔ᴎ఼Ҏ᳿ッᡧ᠟2码垛系统工作流程图1电气系统结构图根据车间的实际生产需求和企业的要求，收稿日期：2015-07-26作者简介：张业鹏（1966-），男，湖北仙桃人，教授，博士，研究方向为测试计量技术及仪器。【108】 第37卷 第11期 2015-11(下)软件NB-Designer进行编

6、程，主要程序设计包括设备初始化，界面程序编写，参数设置，模式选择和系统管理等几部分。由于操作简单，性能稳定，能在极端恶劣的条件下工作，适合普通工人在工厂操作使用。4工业机器人的选择与程序设计工业机器人作为信息时代的新兴产业，为现代工业的高速自动化生产和先进制造提供了强大的技术支撑。目前国际上工业机器人制造商主要有瑞士的ABB，德国的库卡，日本的安川以及法那科。由于库卡机器人采用图2码垛生产线PCBASED控制系统，机身选用碳纤材料制造，具有较3PLC与触摸屏选择和程序设计高的机械性能和较强的抗震动能力，先进的设计使机器人能高速、精

7、确、稳定的运行，运行轨迹精确，重复定在整个全自动码垛生产线系统中，PLC起的核心作位精度小于0.35mm，故本系统选用库卡机器人作为搬用像人的大脑一样，主要接受和采集外部传感器的信号运系统。完成对外部环境的检测作用，控制码垛输送线电机的启根据化肥厂的实际生产情况，设计机器人码垛的垛动和停止，实现和机器人控制器的信息交换以及对机器型如图4所示。每垛设计为8层，每层5包，奇数层与偶人末端执行器抓手的控制以及各电气元件的控制作用。数层的每包在XY平面的位置相同。根据本全自动化码垛系统的设计要求，ᓔᴎ߱ྟ࣪整个系统有22点数字输入和16点

8、数字输出共有㾺ᩌሣখ᭄䆒㕂38点数字IO量。经查阅西门子，三菱，欧姆৺ᰃ龙等各主流小型PLC硬᠟ࡼ῵ᓣ῵ᓣ䗝ᢽ㞾ࡼ῵ᓣ件手册和编程软件可知西门子S7-200系列PLC与其他同类型PLC相比䕧䗕㒓߸ᮁ৺ᰃ具有更多的输入输出৺৺点、更强的模块拓展能力