基于plc药房码垛机器人控制系统研究

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1、学兔兔www.xuetutu.coml匐似基于PLC的药房码垛机器人控制系统研究ControlsystemresearchofdispensarypalletizingrobotbasedonPLCtechnology侯辉，刘广瑞HOUHui．LIUGuang-rui(郑州大学机械工程学院，郑州450001)摘要：本文在自动化立体仓库概念的基础上，设计出一种经济性的小型码垛机器人，用于自动化药房系统的存取药环节。该系统基于欧姆龙CP1HPLC的高速脉冲输出和高速计数器功能，在由伺服电机保证精度的基础上，提出码垛机器人开环控制方案，

2、省去了机器寻址环节，大大降低了成本，提高了效率，具有极强的推广性。关键词：PLC；码垛机器人；药房；控制中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1009—0134(2012)10(下)一O108—03Doi：1o．3969／j．Issn．1009-0134．2012．10(下)．330引言单元，通过伺服、步进电机驱动器驱动机器人电机实现机器人运动控制。在自动化立体仓库技术日益成熟的今天，码垛机器人的应用也逐渐普及，它不仅极大地降低1人机l了人的劳动强度，提高了劳动效率，还具有出错交互I率低、便于联网实现自动化等优点。随着我国大

3、模块1力发展轻工业和第三产业的呼声渐高，小型、经济、自动化程度高的码垛机器人成为市场的急需———一品，在这个市场几近空白的前提下，本文提出一PC机IPLC种全新的码垛机器人系统方案。该系统在PLC的l控制下，由伺服电机驱动一个四自由度直角坐标机器人，依靠真空吸附技术实现药物抓取。因为——S一伺服电机和旋转编码器可以形成局部闭环，保证通信I了一定的精确度，所以整个系统设计成开环的，模块lI省去了寻址环节，可以使系统可靠性更高。由PC机和组态软件实现上位控制和实时监测，节约了图1控制系统构架框图成本；由PROFIBUS—DP总线实现系

4、统组网，可靠图1即为药房码垛机器人控制系统构架框图。性更高。1．2码垛机器人机械结构简介除了本文提到的药房自动存取药应用外，通该系统采用直角坐标码垛机器人，这种典型过对PLC编程和末端手改造可以使系统灵活运用结构的工业机器人具有结构简单、刚度高、重复干图书馆自助借还书、超市自动存取包、饭店自定位精度高和经济性良好等优点。其中横轴为I动上莱等领域，具有极大的市场空间。轴，纵轴为Ⅱ轴，竖轴为Ⅲ轴，手爪旋转轴为Ⅳ1药房码垛机器人系统分析轴。其机械结构如图2所示。1．1控制系统构架设计码垛机器人由三个直线电控工作台和一个旋该系统以PC机作

5、为主控机，其上搭载西门子转工作台外加真空吸盘组成。其中I轴和Ⅱ轴除CP5611通信网卡以及组态王人机交互软件，实现了行程不一致以外，自身结构形式完全相同，均系统通信、机器人操作和药柜信息监测等。欧姆采用直线导轨支撑、滚珠丝杠传动的机构，具有龙CP1HPLC搭载PROFIBUS总线单元和扩展I／0承载能力强，安装方便的优点。Ⅲ轴因承载较低，收稿日期：2012-05-23作者简介：侯辉(1985一)，男，河南虞城人，硕士研究生，研究方向为机电系统理论及控制技术。[1081第34卷第10期2012—10(下)学兔兔www.xuetutu

6、.com务1违匐似故采用光轴支撑、滚珠丝杠传动的结构。三个轴互高集成度以及高维护性能的需求，而推出的具有成直角搭建而成，是典型的直角坐标机器人。Ⅳ轴高度扩展性的小型一体化PLC。该PLC处理速度为旋转轴，采用蜗轮蜗杆结构，通过支架与Ⅲ轴大幅提高，可达到大型PLC的指令处理速度；内平台相连。机器人的末端手连接在Ⅳ轴上，采用真置输入24点、输出16点(通过扩展I／O单元可达空吸附的形式抓取药品。I轴和Ⅲ轴由伺服电机驱最多320点输入输出)；搭载了最大4轴的100kHz动，通过旋转编码器形成局部闭环，保证了工作高速脉冲输出功能，可从内置

7、的输出点发出固定精度。考虑到Ⅱ轴和Ⅳ轴相对精度要求较低，可选占空比脉冲信号，输入到伺服电机驱动器来实现用步进电机驱动，进一步提升系统的经济性。定位或速度控制；搭载了最大4轴单相100kHz、相位差50kHz的高速计数功能，将旋转编码器连接到内置输入，即可进行高速计数器输入；可扩展CJ系列高功能单元，通过CJ单元适配器可以连接CPU总线单元来实现上位、下位的网络通信。另外，该PLC还具有原点搜索、输入中断、脉冲接收以及USB串行通信等功能。2．2PLC硬件接线图如图4所示即为PLC硬件接线图，码垛机器人的各轴都装有限位开关和原点开关

8、，既可以避图2码垛机器人机械结构图免机器人运行过程中与药柜发生干涉而保证安全该码垛机器人最大负载10kg，最高速度0．3m／s，性，又可以随时进行原点检查保持高精度。PLC定位精度±0．7mm，重复定位精度±0．05mm。通过控制电磁阀的动作操作真