基于PLC實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的上下料機(jī)器人控制設(shè)計(jì)摘要如今我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的如此快速，與我國的制造業(yè)有著不可分割的關(guān)系，但在這么多年的飛速發(fā)展中，制造業(yè)所牽扯到的安全事故也是頻頻發(fā)生。在許多工廠企業(yè)中，為了追求效益而不斷提高生產(chǎn)速度的事也常有，但生產(chǎn)速度的同時(shí)也代表著工人們超負(fù)荷的勞作，而超負(fù)荷勞作后便很容易引發(fā)安全事故。因此出現(xiàn)了越來越多的機(jī)器人崗位。本次的設(shè)計(jì)便是一種可以遠(yuǎn)程代替人工上下料安全又快速的控制線。將PLC與機(jī)器人相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)以PLC控制機(jī)器人代替人工去進(jìn)行物料的搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人去倉庫、數(shù)控車床與加工中心的取料與放料。就這套上下料方案來講，它不但能夠完成生產(chǎn)制造中的機(jī)械自動(dòng)化安全事故，還能夠完成生產(chǎn)制造中的自動(dòng)化技術(shù)。換句話說，在運(yùn)用時(shí)，能夠降低相對(duì)應(yīng)的人力實(shí)際操作，使加工中心完成安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程控制；安全生產(chǎn)；工業(yè)機(jī)器人；plc目錄TOC\o"1-3"\h\u25112摘要 I第一章緒論1.1課題研究的目的、意義如今我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步快速的增長(zhǎng)，這與機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展有著不可或缺的關(guān)系，不僅對(duì)我國來說機(jī)械制造如此的重要，現(xiàn)世界上首屈一指幾個(gè)經(jīng)濟(jì)與實(shí)力都非常強(qiáng)大的國家，在他們歷史昌河中也足以證明，機(jī)械制造行業(yè)對(duì)于一個(gè)國家乃至全世界的發(fā)展的重要性。在我們的生活中，大大小小的機(jī)械制造行業(yè)也隨處可見，大到航空母、艦航天飛機(jī)，小到螺釘別針，我國人民的經(jīng)濟(jì)實(shí)力與機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展有著不可分割密切關(guān)系。因此，不斷持續(xù)的發(fā)展機(jī)械制造行業(yè)，努力積極的創(chuàng)新發(fā)展的思想，讓我國的各項(xiàng)機(jī)械行業(yè)與制造業(yè)具在世界上有一定的國際競(jìng)爭(zhēng)力，能夠很大程度上提高我國經(jīng)濟(jì)水平與綜合實(shí)力。數(shù)控在生產(chǎn)制造的企業(yè)里運(yùn)用極其廣泛，生產(chǎn)過程中也會(huì)面臨各種問題。用低成本來獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益企業(yè)必須考慮的問題，因此提高加工的速度便是一種可以采取的方法,但是，編寫完成和輸入完零件待加工的程序后，工人需要去進(jìn)行物料及成品的搬運(yùn)，這過程便存在效率低且安全性不高的問題。1.1.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)據(jù)某個(gè)機(jī)械加工廠的事故統(tǒng)計(jì)，場(chǎng)內(nèi)2006年至2011年期間，機(jī)械加工廠大大小小的各類工傷37起。在安全事故中機(jī)械加工所所占比例最大達(dá)到64%，受傷部位四肢所占比例高達(dá)24%，胸部和腰部其次為24%。據(jù)分析工人在持續(xù)勞動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間后，容易引起注意力不集中與身體疲勞。若以機(jī)器代替工人進(jìn)行有限空間作業(yè)，安全事故將得到大幅度降低，且工件的精度與效率也將得到提升。1.1.2課題的思路與目標(biāo)因人工上下料運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度高且易造成工件成平的精確度，所以本次設(shè)計(jì)以安全、操作簡(jiǎn)易、設(shè)備搭建、調(diào)試以及鏈接方便快捷為前提，將機(jī)床與機(jī)械手結(jié)合，組裝成一條用可編程控制器來控制工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手上下物料的生產(chǎn)線，將工業(yè)控制及數(shù)控兩項(xiàng)專業(yè)互相結(jié)合。通過以HMI觸摸屏給與PLC動(dòng)作信號(hào)以使PLC控制機(jī)械手來完成取放物料的動(dòng)作，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程添加毛坯。合理運(yùn)用這套設(shè)計(jì)方案的研究和應(yīng)用，可以使企業(yè)緩解一線工人的連續(xù)高強(qiáng)度作業(yè)、減少易發(fā)生產(chǎn)事故、以及產(chǎn)品報(bào)廢率高等各種相關(guān)問題。將機(jī)器人機(jī)械手部分融合到數(shù)控生產(chǎn)加工這一行業(yè)里，相互進(jìn)行設(shè)計(jì)配合，是對(duì)生產(chǎn)模式的一種轉(zhuǎn)化，能夠提高生產(chǎn)的靈活性，有效降低人力物力財(cái)力等資源的浪費(fèi)。相對(duì)于人工上下料優(yōu)勢(shì)便顯而易見。

1.2上下料工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)機(jī)器人種類繁多，上下料機(jī)器人便是其的一種，像機(jī)械制造加工中的各種零件的沖壓鍛造與數(shù)控加工，都大多會(huì)應(yīng)用上下料機(jī)器人。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我用的機(jī)械手對(duì)物料的取放問題就是比較常用的應(yīng)用加之倉位的計(jì)算機(jī)械手的偏移。可以代替工人進(jìn)行相對(duì)來說效率低且危險(xiǎn)系數(shù)較高的工作，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也保證了工件加工的效率與質(zhì)量。目前工廠中較為常見的機(jī)器人一般有地裝行走軸機(jī)器人、地裝式機(jī)器人與天吊行走軸機(jī)器人。1.3方案與內(nèi)容1.3.1研究?jī)?nèi)容依托SIMATIC的PLC集控系統(tǒng)，將埃伏特機(jī)械手與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行配合，建立一條基于PLC控制機(jī)械手上下料的生產(chǎn)線，使機(jī)械手從倉庫抓取工件，搬運(yùn)到機(jī)床，待機(jī)床加工完成后，再由機(jī)械手將加工過后的工件放回指定倉位。機(jī)械手的程序是較為重要的部分，需要實(shí)現(xiàn)PLC與機(jī)械手的通信，PLC與HMI之間的通訊實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程的運(yùn)轉(zhuǎn)。在這之前，根據(jù)生產(chǎn)的要求。本次程序的控制系統(tǒng)主要為完成各設(shè)備變量的數(shù)據(jù)交互，為了最大成度的滿足，需考慮各種對(duì)應(yīng)的因素，例如安全，設(shè)計(jì)需求，以及使用的方便性與后續(xù)升級(jí)等等。本次的主要內(nèi)容是PLC的程序開發(fā)，利用現(xiàn)有的設(shè)備，對(duì)機(jī)器人動(dòng)作控制的設(shè)計(jì)，通過程序的控制，來實(shí)行機(jī)械手去指定位置實(shí)施的一個(gè)抓放抓放動(dòng)作。形成一系列高效、精準(zhǔn)、安全且全新的上下料方法，從而方便企業(yè)人員的生產(chǎn)工作。完成整體的上下料動(dòng)作，其詳細(xì)內(nèi)容如下：1．根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行本次設(shè)計(jì)，制作具體規(guī)程；2．利用博圖PLC軟件完成程序的開發(fā)，3．繪制出對(duì)應(yīng)的HMI界面并將對(duì)應(yīng)變量相關(guān)聯(lián)；4．對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程校點(diǎn)計(jì)算出每行各倉位的偏移量；5．鏈接通訊所有設(shè)備；6．完成對(duì)倉位計(jì)算的調(diào)試；7．完成上下料的調(diào)試。1.3.2設(shè)計(jì)方案此次方案分為HMI塊、PLC塊、機(jī)器人編程塊與外接倉庫塊四個(gè)模塊，由這四個(gè)模塊所組成的一套以HMI控制PLC中的M變量來實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人下發(fā)動(dòng)作指示的命令。設(shè)計(jì)共牽扯三個(gè)板塊PLC的控制、機(jī)械手的控制HMI界面，三大板塊搭建完成后便可實(shí)現(xiàn)課題功能詳細(xì)的板塊劃分如下：1.梯形圖控制的模塊分化本次梯形圖程序的設(shè)計(jì)由于牽扯到倉位的計(jì)算、機(jī)床的控制、機(jī)器人的通訊、整體流程的運(yùn)行與報(bào)警中斷、所以PLC選用五個(gè)函數(shù)塊分別進(jìn)行編輯設(shè)計(jì)。“倉位計(jì)算”函數(shù)快負(fù)責(zé)將所給的“倉位號(hào)”進(jìn)行計(jì)算后得出“倉位行號(hào)”與“倉位列號(hào)”并同機(jī)器人行列號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，使得機(jī)器人得以去指定倉位取放物料。并且將倉庫中的有無料的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)置、離散、改變數(shù)值定義格式后按位與得到的數(shù)據(jù)在HMI中便可以顯示出倉庫各個(gè)倉位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。并且通過倉位的計(jì)算可以指定機(jī)器人所選用的夾具類型。“機(jī)床的控制”函數(shù)快負(fù)責(zé)控制機(jī)床門的開關(guān)與零件夾具的加緊和松開，使機(jī)器人在上下物料時(shí)確保機(jī)床門為開啟狀態(tài)，并且到達(dá)指定位置時(shí)可以控制零件夾具的加緊與松開。“機(jī)器人的通訊”函數(shù)塊負(fù)責(zé)PLC與機(jī)器人的數(shù)據(jù)交互。檢測(cè)機(jī)器人的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)使PLC能夠做出相應(yīng)的控制。“整體流程”函數(shù)塊則為控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的模塊前面三個(gè)模塊搭建完成后便可以進(jìn)行整體的流程控制，HMI下達(dá)相應(yīng)的指令后機(jī)器人實(shí)行相應(yīng)的動(dòng)作。“報(bào)警”函數(shù)快負(fù)責(zé)故障后中斷程序的進(jìn)行。2.機(jī)器人動(dòng)作方案的設(shè)計(jì)決定機(jī)器人方面主要為程序的編寫與點(diǎn)位的校置最后執(zhí)行PLC下發(fā)的命令，將上下料的動(dòng)作詳細(xì)細(xì)分則可以分成主程序、初始化、倉庫取料、倉庫放料、車床取料、車床放料、加工中心取料、加工中心放料、取爪、放爪、夾盤、松盤、夾爪、松抓以一個(gè)主程序來調(diào)用十三個(gè)子程序來執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。其中十二個(gè)子程序分別校好點(diǎn)位來等待主程序的調(diào)用。HMI流程的控制決定選用五個(gè)界面來實(shí)行整體，分別對(duì)機(jī)床、料倉、機(jī)械手進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視控制。1.3.3軟件的使用此次設(shè)計(jì)需用到PLC編程方面相關(guān)的軟件與文字表格編輯軟件具體用到的是博圖的V16版本與WPS文字編輯軟件。博圖v16功能強(qiáng)大可實(shí)現(xiàn)程序模塊化，HMI的繪制以及程序編寫完成后的流程仿真。它的內(nèi)部變量改動(dòng)與關(guān)聯(lián)都及其方便，外加強(qiáng)大的組態(tài)功能是本次設(shè)計(jì)的不二之選。軟件各個(gè)模塊部分應(yīng)用如下：（1）利用WPS的XLSX工作表提前組織好各種所需的變量。并保存到文件夾。（2）打開博圖V16,將CPU與HMI組態(tài)并且鏈接，在建好的CPU內(nèi)新建兩個(gè)DB塊、五個(gè)函數(shù)塊與一個(gè)默認(rèn)變量表，將之前準(zhǔn)備好的變量輸入至默認(rèn)變量表中，將DB塊中所需要設(shè)置的變量設(shè)置完成，開始編寫梯形圖。梯形圖編寫完成后開始繪制HMI的監(jiān)視與操控界面。將界面的各個(gè)元素與對(duì)應(yīng)的變量相關(guān)聯(lián)后便可以進(jìn)行模擬仿真了。第二章設(shè)備的選型與鏈接2.1方案設(shè)備的選型本次設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用HMI遠(yuǎn)程控制PLC以達(dá)到控制機(jī)器人去對(duì)應(yīng)的車床與加工中心取料與放料。主要用到的設(shè)備有電腦一臺(tái)(裝有博圖）、HMI觸摸屏一個(gè)、工業(yè)機(jī)器人一臺(tái)、PLC一臺(tái)、交換機(jī)一臺(tái)網(wǎng)線四根、料倉一個(gè)與光電傳感器30個(gè)。SIMATICS7-1200控制器結(jié)構(gòu)緊湊、可模塊化、功能方面齊全、結(jié)構(gòu)緊湊、等優(yōu)點(diǎn)，可以適用多種應(yīng)用，能夠保證程序的穩(wěn)定運(yùn)行與安全。該plc控制器具有可以靈活擴(kuò)展的設(shè)計(jì)，且通信功能靈活非常適用于本次設(shè)計(jì)。控制元件SIMATICS7-1200CPU1215DC/DC/Rly如圖2.1所示。料倉的輸入信號(hào)板塊選用SM1221DC模塊(兩個(gè))圖2.2。圖2.1控制器S7-1200CPU1215DC/DC/Rly圖2.2SM1221DC觸摸屏的選擇：SIMATIC-TP900精致面板9英寸的寬屏TFT顯示屏，分辨率為800x480，十六萬色一個(gè)PROFINET的接口兩個(gè)端口，帶集成開關(guān)和一個(gè)PROFIBUS接口觸摸屏MultiPanelMP2778Touch的后續(xù)產(chǎn)品。工業(yè)機(jī)器人的選用，由于整條作業(yè)線是在有限空間放置的，根據(jù)場(chǎng)地的大小及數(shù)控機(jī)床的配置綜合機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡與仿真系統(tǒng)，決定了選用埃伏特機(jī)器人。ER20C-C10圖2.3型機(jī)器人作為埃夫特在多年產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)積累上開發(fā)的新一代工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品。該機(jī)器人特點(diǎn)在于高精度、高剛度和高速度，具有高防護(hù)等級(jí)和高防護(hù)性等特點(diǎn)，產(chǎn)品性能優(yōu)良。精度±0.05mm，精度和速度達(dá)到同類產(chǎn)品水平。手腕達(dá)到IP67防護(hù)等級(jí)，防護(hù)性能優(yōu)良。電磁干擾和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)。剛度高，可滿足打磨等接觸式應(yīng)用需要。采用先進(jìn)的軌跡標(biāo)定和補(bǔ)償算法，軌跡精度高，可實(shí)現(xiàn)打磨等對(duì)軌跡精度高的應(yīng)用需求。支持EtherCAT、Profibus等多種現(xiàn)場(chǎng)總線，具體強(qiáng)大的通訊能力；具備3G通訊模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程維護(hù)；具備工作區(qū)域監(jiān)測(cè)功能，可以多機(jī)協(xié)調(diào)安全區(qū)域監(jiān)測(cè)功能；具有碰撞檢測(cè)功能。其參數(shù)詳見表2.1。圖2.3埃伏特機(jī)器人ER20C-C10表2.1機(jī)械手參數(shù)表品牌埃夫特最大單軸速度各軸運(yùn)動(dòng)范圍型號(hào)ER20C-C101軸95°/sec1軸±180°軸數(shù)4軸2軸110°/sec2軸+42°/-85°負(fù)載180kg3軸110°/sec3軸+60°/-48°重復(fù)定位精度±0.4mm4軸160°/sec4軸±360°周圍溫度0~45℃5軸/5軸(2軸+3軸)<25°本體重量1500kg6軸/6軸/能耗8kw安裝方式地面安裝、支架安裝應(yīng)用搬運(yùn)、碼垛最大臂展3150mm2.2設(shè)備連接設(shè)備的鏈接涉及到HMI、PLC、機(jī)械手(ROBOT)、電腦（PC）、數(shù)控車床、加工中心與料倉之間的相互通信，將HMI的網(wǎng)線接口插至交換機(jī)上的一號(hào)接口，再從PLC的二號(hào)網(wǎng)線接口引出一條網(wǎng)線,插至交換機(jī)上的二號(hào)接口，將電腦主機(jī)與交換機(jī)的三號(hào)接口鏈接，機(jī)器人與交換機(jī)四號(hào)口鏈接。建立硬線鏈接。在電腦的博圖軟件上進(jìn)行組態(tài)將所組態(tài)的HMI的網(wǎng)址設(shè)置為1，將機(jī)器人的IP地址9,填至“ROBOTIP”DB塊中TCON_IP_V4的對(duì)應(yīng)參數(shù)中進(jìn)行鏈接，所對(duì)應(yīng)的機(jī)床門、夾具、單聯(lián)機(jī)、運(yùn)行狀態(tài)與倉庫倉位的參數(shù)填寫置PLC默認(rèn)變量表中。建立完成各個(gè)設(shè)備的軟連接。到此一步設(shè)備鏈接完成。2.3料倉物料分布本課題選用的毛坯料料倉的分布為五行六列三十個(gè)倉位，且每個(gè)倉位分布一個(gè)光電傳感器。且運(yùn)行程序中所設(shè)計(jì)的前12個(gè)倉位為一種毛坯料、13-24倉位為第二種種毛坯料、25-30為第三種種毛坯料。分別對(duì)應(yīng)機(jī)器人參數(shù)IN2里的123號(hào)取夾具程序。2.3.1料倉傳感器的選用傳感器選用的是光電開關(guān)傳感器30個(gè)，以便檢測(cè)每個(gè)物料是否存在。由于料倉是三十個(gè)倉位，所以本方案需在plc上加裝兩個(gè)是DI模塊。光電式的開關(guān)能夠?qū)l(fā)射端與接收端兩端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化成電流大小的變化從而達(dá)到探測(cè)的目的。此光電開關(guān)使用的冷光源有紅光、綠光、\t"/item/%E5%85%89%E7%94%B5%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"紅外光和藍(lán)光等，能夠以不接觸，而且能夠毫無損傷地控制各種固體、液體、霧等物質(zhì)的狀態(tài)與動(dòng)作。其優(yōu)點(diǎn)也頗多功能多、壽命長(zhǎng)、精度高、響應(yīng)速度快、體積小、檢測(cè)距離遠(yuǎn)以及抗光、電、磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。且安裝方便價(jià)格便宜在倉位設(shè)計(jì)與工藝成本分析后為不二之選。2.3.2料倉介紹料倉作為機(jī)器人取料的重要環(huán)節(jié)需要保持它的每個(gè)倉位的行列間距相等且水平以便于工業(yè)機(jī)器人的校點(diǎn)偏移更加便捷，本次設(shè)計(jì)選用的料倉列間距為140mm分為五行六列。

2.4夾爪液壓缸的選型夾取的物料選用了三種物料，分別位小圓料、大圓料、方料三種物料。所對(duì)應(yīng)的尺寸分別為小圓料直徑35高度41，大圓料直徑68高度25圓柱中心有一直徑為20的通孔，方料的尺寸為長(zhǎng)80寬80高15，物料材質(zhì)為鋁料。不同的物料所對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)夾具也各不相同。想要物料保持牢固的夾緊狀態(tài)，便需要克服兩個(gè)載荷，物料的靜載荷與運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性產(chǎn)生的載荷。(1)物料的夾緊力計(jì)算如下：（1）公式中：K為安全系數(shù)，一般為1.2-2.0；為軸向力；a為V型機(jī)械手手抓的開合角；為摩擦系數(shù)。設(shè)K為1.6，=mg，=0.4將已知條件代入公式：（2）(2)根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得：（3）(3)因?qū)嶋H的液壓缸驅(qū)動(dòng)力要大于計(jì)算得出的值，所以將機(jī)械手夾爪的機(jī)械效率計(jì)算在內(nèi)取=0.9。(4)確定工作壓力后根據(jù)所閱資料，確定液壓缸的壓力大小選擇0.4MP。液壓缸內(nèi)徑與活塞桿的直徑D與d的確定。設(shè)d為0.5D,P為0.4得(5)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的液壓傳動(dòng)分冊(cè)選擇內(nèi)徑為40mm的液壓缸對(duì)夾爪實(shí)行夾緊的控制。

第三章流程的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試3.1PLC與機(jī)器人通信模塊機(jī)器人與PLC的通訊首先要建立好DB塊使以寄存機(jī)器人的參數(shù)，再將機(jī)器人的IP網(wǎng)址03填寫至DB塊內(nèi)建立好的TCON指令中。通過MB-CLIENTY指令鏈接實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與PLC的通信，將機(jī)器人的40001-40050的50個(gè)int參數(shù)放置在DB塊中，在機(jī)器人讀取模塊中設(shè)定MB_MODE為0,此參數(shù)意思為Modbus請(qǐng)求讀取，將MB_DATA_LAN(數(shù)據(jù)訪問的位數(shù))設(shè)為50位，當(dāng)讀取完成DONE置1，觸發(fā)寫入模塊如圖3.1。寫入模塊將40081的后20個(gè)int數(shù)據(jù)放置在DB塊中，在機(jī)器人寫入模塊中設(shè)定MB_MODE為1,此參數(shù)意思為Modbus請(qǐng)求寫入，將MB_DATA_LAN(數(shù)據(jù)訪問的位數(shù))設(shè)為20位，當(dāng)讀取完成DONE置1，觸發(fā)讀取模塊如3.2，這樣的兩個(gè)MB_CLENT模塊的互相通信實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人對(duì)PLC的讀取和PLC將數(shù)據(jù)寫入機(jī)器人的功能。至此一步機(jī)器人與plc的通訊建立完成。圖3.1機(jī)器人寫模塊圖3.2機(jī)器人讀模塊機(jī)器人通訊完成后開始定義變量PLC中所運(yùn)到的變量如下表（3.1）。機(jī)器人與PLC之間的相互控制需要設(shè)定以下的變量才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，機(jī)器人對(duì)PCL寫入的數(shù)據(jù)為OUT，備注中我以o來代表它的縮寫。機(jī)器人對(duì)PLC讀取的數(shù)據(jù)為INT備注中我用i來代表它的縮寫。在PLC中，程序根據(jù)所檢測(cè)到的OUT變量來執(zhí)行對(duì)應(yīng)的程序。在機(jī)器人中，程序根據(jù)檢測(cè)到的INT變量來執(zhí)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。表3.1機(jī)器人通訊定義變量表40034o3車床卡盤控制2加緊3松開40084i3車床卡盤反饋2已緊3已松 40035o4銑床虎鉗控制2加緊3松開 40085i4銑床虎鉗反饋2已緊3已松40037o6動(dòng)作完成140086i5倉位行號(hào)40038o7機(jī)器人原點(diǎn)140087i6倉位列號(hào)40083i2夾具號(hào)40088i7機(jī)器人程序號(hào)將如上變量定義后機(jī)器人便可以通過plc控制數(shù)控車床的車床門門開信號(hào)與卡盤的松開夾緊信號(hào)、加工中心的門開信號(hào)與虎鉗的動(dòng)作信號(hào)。具體詳細(xì)控制程序如下，當(dāng)機(jī)器人將輸出信號(hào)“o3”的變量設(shè)為2時(shí)且車床卡盤處于松開位置則觸發(fā)車床卡盤控制的“M13.1”信號(hào)使車床卡盤夾緊。同理當(dāng)“o3”為“3”時(shí)且卡盤處于夾緊狀態(tài)時(shí)觸發(fā)“M13.1”使車床卡盤松開。圖3.3CNC車床卡盤置位車床卡盤控制信號(hào)“M13.1”是個(gè)置位信號(hào)，在其觸發(fā)一秒后將其復(fù)位掉使下一次接收到動(dòng)作后可以再次執(zhí)行卡盤控制動(dòng)作。圖3.4CNC車床卡盤復(fù)位當(dāng)機(jī)器人變量“o3”為0且防護(hù)門為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)將0MOVE至機(jī)器人信號(hào)的“in3”里機(jī)器人此時(shí)機(jī)器人會(huì)因?yàn)檐嚧查T未開而不動(dòng)作。以防止機(jī)器人在機(jī)床門為開啟時(shí)進(jìn)行動(dòng)作而與機(jī)床門相撞。當(dāng)機(jī)器人變量“o3”為0且車門為開啟狀態(tài)則將1MOVE至機(jī)器人的“i3”中使機(jī)器人得到機(jī)床門已開啟的信號(hào)從而進(jìn)行下一步。機(jī)器人到位且車床門開到位后所執(zhí)行的一步，機(jī)器人給出“O3”信號(hào)為2時(shí)，且車床卡盤若是處于夾緊狀態(tài)則將2（卡盤已夾緊）MOVE至機(jī)器人的“in3”信號(hào)中。當(dāng)“OUT3”為3時(shí)且卡盤狀態(tài)松開后將3MOVE至“iN3”中。此時(shí)機(jī)器人便會(huì)收到卡盤已松開的反饋信號(hào)。圖3.5車床卡盤0反饋3.2倉位號(hào)計(jì)算機(jī)床的控制編寫完成后便開始進(jìn)行倉庫方面的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，倉庫所需要實(shí)現(xiàn)的功能主要為物料的檢測(cè)與機(jī)器人的定位。機(jī)器人需要到達(dá)指定的倉位取料所以我們需要讓機(jī)器人能夠去到這個(gè)具體的位置。根據(jù)倉庫物料排列情況，決定采用行列號(hào)進(jìn)行物料的定位。由于本設(shè)計(jì)選用的是三十個(gè)倉料位，分五行六列。設(shè)a為倉位號(hào)；x為倉位行號(hào)；y為倉位列號(hào)。根據(jù)規(guī)律得出。當(dāng)HMI中給出倉位號(hào)后，將按照下列程序計(jì)算出倉位的行號(hào)與列號(hào)。首先為倉位列號(hào)的計(jì)算當(dāng)指定的倉位號(hào)在1-30號(hào)倉位之內(nèi)，將倉位號(hào)進(jìn)行一個(gè)除余的運(yùn)算將倉位號(hào)除以六，所得到的余數(shù)與0做比較，當(dāng)倉位余數(shù)等于0時(shí)則將6賦值至倉位列號(hào)中，由此可根據(jù)倉位號(hào)計(jì)算出倉位列號(hào)。同理將倉位號(hào)除以六得到的倉位商，根據(jù)倉位余數(shù)與0的比較操作后方可計(jì)算出倉位行號(hào)，當(dāng)倉位余數(shù)等于0時(shí)將倉位商直接賦值至倉位行號(hào)中，當(dāng)倉位余數(shù)不等于0時(shí)則執(zhí)行一個(gè)加法指令（ADD）將倉位商加1后的數(shù)賦值到倉位行號(hào)當(dāng)中，以計(jì)算出當(dāng)前倉位號(hào)所在的倉位行號(hào)。圖3.6倉位號(hào)計(jì)算

ID4(倉位1-30的BOOL變量)內(nèi)的是數(shù)據(jù)由于是高位在左低位在右，與DB塊倉庫工件狀態(tài)內(nèi)的工件有無的內(nèi)容相反所以。將ID4內(nèi)的信號(hào)做一個(gè)交換指令后放到“MD412”這個(gè)寄存器中，然后將“MD412”拆分后放入倉庫工件狀態(tài)的DB塊中的工件有無里面。當(dāng)給予的倉位號(hào)小于等于30時(shí)利用一個(gè)讀取域的模塊來顯示倉位是否有無工件。圖3.7倉位信息轉(zhuǎn)置、離散、定義格式、按位與由于倉位工件分為三種各不相同，所以機(jī)器人的夾具也會(huì)更換，本設(shè)計(jì)分了三種方案來選取夾具以便機(jī)械手挑選夾具。將倉位號(hào)對(duì)比后選取不同的三種夾具。當(dāng)倉位號(hào)在前12個(gè)倉位時(shí)所賦予機(jī)器人的AI值為1，當(dāng)倉位號(hào)處于13號(hào)位與24號(hào)位之間時(shí)則賦予機(jī)器人的AI值為2,當(dāng)倉位號(hào)在25號(hào)倉位與30號(hào)倉位之間時(shí)則賦予機(jī)器人的AI值為3，同時(shí)避免倉位號(hào)為0的狀態(tài)將倉位號(hào)為0時(shí)自動(dòng)至1。圖3.8夾具號(hào)選擇根據(jù)上述的程序計(jì)算出倉位行號(hào)與倉位列號(hào)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新放入機(jī)器人行號(hào)與列號(hào)中。圖3.9倉位行號(hào)與倉位列號(hào)的數(shù)據(jù)move

3.3HMI控制模塊整個(gè)上下料控制分為倉庫取料、車床放料、車床取料、加工中心放料、加工中心取料、倉庫放料這六道工序，每個(gè)工序的啟動(dòng)都由所賦予的一個(gè)M變量控制。工序倉庫取料與工序倉庫放料的流程如圖3-13所示在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)首先將所以機(jī)器人關(guān)節(jié)恢復(fù)到初始位置，避免機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)與其他產(chǎn)品、設(shè)備、工件形成干涉、損壞機(jī)器人或其他設(shè)備，其次進(jìn)行工件檢測(cè)，檢測(cè)料倉的工件有無，當(dāng)機(jī)器人處于原點(diǎn)位置，且工件信號(hào)正確后，觸發(fā)機(jī)器人的動(dòng)作程序，將工件從料倉中取出或放入，動(dòng)作完成后機(jī)器人回到初始位置，等待下一步動(dòng)作指令。車床放料、車床取料、加工中心放料與加工中心取料的流程圖如圖3-14所示，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，同樣進(jìn)行機(jī)器人的復(fù)位，將其所有的關(guān)節(jié)復(fù)位到初始位置，以避免機(jī)器人與其他產(chǎn)品、設(shè)備、工件形成干涉、損壞機(jī)器人或其他設(shè)備，當(dāng)機(jī)器人處于原點(diǎn)時(shí)，下發(fā)其中的一個(gè)任務(wù)，觸發(fā)機(jī)器人所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作程序，將工件從車床或加工中心內(nèi)放入或取出，動(dòng)作完成后機(jī)器人恢復(fù)到初始位置，等待程序下一步運(yùn)行指令的下發(fā)。詳細(xì)系統(tǒng)動(dòng)作過程如下：（1）倉位取料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)倉位是否有料→機(jī)器人執(zhí)行倉庫取料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人動(dòng)作程序復(fù)位→倉位取料按鈕復(fù)位（2）車床放料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)車床門是否開啟→機(jī)器人執(zhí)行車床放料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人程序復(fù)位→車床放料按鈕復(fù)位（3）車床取料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)車床門是否開啟→機(jī)器人執(zhí)行車床取料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人程序復(fù)位→車床取料按鈕復(fù)位（4）加工中心放料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)加工中心門是否開啟→機(jī)器人執(zhí)行加工中心放料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人程序復(fù)位→加工中心放料按鈕復(fù)位（5）加工中心取料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)加工中心門是否開啟→機(jī)器人執(zhí)行加工中心取料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人程序復(fù)位→加工中心取料按鈕復(fù)位。（6）倉位放料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)倉位是否有料→機(jī)器人執(zhí)行倉庫放料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人動(dòng)作程序復(fù)位→倉位放料按鈕復(fù)位

3.3.1倉庫取放料流程倉庫取料流程分為七步。從HMI下發(fā)命令后，開始檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置。若處于原點(diǎn)位置則開始檢測(cè)準(zhǔn)備前去料倉的的倉位是否有料；若為取料程序且檢測(cè)結(jié)果為有料便執(zhí)行下一步；將機(jī)器人取料程序move至機(jī)器人的程序號(hào)變量中，從而執(zhí)行機(jī)器人程序；當(dāng)機(jī)器人程序執(zhí)行完畢后，將HMI下發(fā)的命令與機(jī)器人程序號(hào)復(fù)位清零，期間若倉位所對(duì)應(yīng)的有取料信號(hào)不正確則會(huì)觸發(fā)報(bào)警，暫停機(jī)器人程序的move倉庫物料。3.3.2機(jī)床取放料流程機(jī)器人從倉庫取的物料后便可以前往數(shù)控車床或加工中心上下料。機(jī)器人前往數(shù)控車床或加工中心上下料分為六個(gè)大體步驟。從HMI下發(fā)取放料命令后。機(jī)器人開始檢測(cè)機(jī)器人是否在原點(diǎn)。若處于原點(diǎn)信號(hào)則出觸發(fā)原點(diǎn)信號(hào)開始執(zhí)行機(jī)器人下一步動(dòng)作。機(jī)器人到指定位置取放料。待動(dòng)作完成后觸發(fā)機(jī)器人動(dòng)作完成信號(hào)。從而使下發(fā)的取放料指令與機(jī)器人程序復(fù)位置零。便可以下發(fā)下一步指令。3.4系統(tǒng)單步流程倉庫取料程序當(dāng)機(jī)器人在原點(diǎn)位置時(shí)則觸發(fā)11號(hào)機(jī)器人程序，且執(zhí)行前若是倉位沒有料則觸發(fā)報(bào)警。機(jī)器人動(dòng)作完成后復(fù)位掉倉庫取料信號(hào)同時(shí)機(jī)器人程序號(hào)置0如圖3.10。同理倉庫放料程序當(dāng)機(jī)器人在原點(diǎn)位置時(shí)則觸發(fā)16號(hào)機(jī)器人程序，且執(zhí)行前若是倉位沒有料則觸發(fā)報(bào)警。機(jī)器人動(dòng)作完成后復(fù)位掉倉庫取料信號(hào)同時(shí)機(jī)器人程序號(hào)置0。圖3.10倉庫取料流程車床放料M信號(hào)觸發(fā)后若機(jī)器人在原點(diǎn)位置則觸發(fā)12號(hào)機(jī)器人程序，動(dòng)作完成后復(fù)位如圖3.11。同理車床取料M信號(hào)觸發(fā)后若機(jī)器人在原點(diǎn)位置則觸發(fā)13號(hào)機(jī)器人程序，動(dòng)作完成后復(fù)位。加工中心放料M信號(hào)觸發(fā)后若機(jī)器人在原點(diǎn)位置則觸發(fā)14號(hào)機(jī)器人程序，動(dòng)作完成后復(fù)位。加工中心取料M信號(hào)觸發(fā)后若機(jī)器人在原點(diǎn)位置則觸發(fā)15號(hào)機(jī)器人程序，動(dòng)作完成后復(fù)位。圖3.11車床放料流程3.5報(bào)警塊的運(yùn)行程序當(dāng)用HMI控制走流程時(shí)，若機(jī)器人處于暫停狀態(tài)則會(huì)觸發(fā)1號(hào)報(bào)警文本。當(dāng)給完夾具信號(hào)后沒有收到夾具信號(hào)的反饋，且機(jī)器人程序?yàn)?時(shí)，則觸發(fā)4號(hào)報(bào)警文本同時(shí)接通機(jī)器人停機(jī)的信號(hào)。報(bào)警文本接通后將MW522內(nèi)的數(shù)據(jù)做一個(gè)遞增當(dāng)MW522內(nèi)的數(shù)據(jù)大于1000時(shí)則會(huì)重置并從頭開始繼續(xù)遞增。當(dāng)復(fù)位信號(hào)觸發(fā)將所有報(bào)警數(shù)據(jù)REST并清零報(bào)警文本。3.6機(jī)器人主程序機(jī)器人程序主要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與PLC的通訊、機(jī)器人自身的升降、轉(zhuǎn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、抓取、搬運(yùn)等動(dòng)作。首先設(shè)備運(yùn)行前進(jìn)行機(jī)器人復(fù)位，機(jī)器人關(guān)節(jié)恢復(fù)到初始位置，以避免機(jī)器人的動(dòng)作與其他的設(shè)備相互造成干涉，檢測(cè)到命令信號(hào)后觸發(fā)機(jī)器人動(dòng)作，將物料工件搬運(yùn)到指定位置。3.6.1機(jī)器人編程步驟首先建立一個(gè)主程序與十二個(gè)分別為初始化、倉庫放料、倉庫取料、車床放料、車床取料、加工中心放料、加工中心取料、取爪、放爪、夾盤、松盤、夾爪與松爪的子程序，每個(gè)子程序負(fù)責(zé)相應(yīng)的動(dòng)作以等待主程序的調(diào)用。程序注釋//KAIROVersion2.00CALLcsh調(diào)用初始化。WaitIsFinished等待上一步完成。LABELaa循環(huán)。IFAI7.port=11THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置11則執(zhí)行下列程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLQZ倉庫取料的第一步調(diào)用取爪。CALLQL取爪完成后執(zhí)行取料程序。END_IFIFAI7.port=12THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置12則執(zhí)行下列程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLCS調(diào)用車床上料程序。END_IFIFAI7.port=13THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置13則執(zhí)行下列程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLCX調(diào)用車床下料程序。END_IFIFAI7.port=14THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置14則執(zhí)行下列。程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLXS調(diào)用加工中心上料程序。END_IFIFAI7.port=15THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置15則執(zhí)行下列。程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLXX調(diào)用加工中心取料程序。END_IFIFAI7.port=16THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置16則執(zhí)行下列程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLFL調(diào)用倉庫放料程序。CALLFZ調(diào)用放爪程序。END_IFWaitTime(500)等待0.5s。WaitIsFinished等待上一步完成。WaitTime(500)等待0.5s。IFAQ7.port=0THEN如果40038（機(jī)器人原點(diǎn)）=0則。AQ6.port:=1機(jī)器人動(dòng)作完成。WAITAI7.port=0程序號(hào)寫0。AQ7.port:=1機(jī)器人回到原點(diǎn)信號(hào)。AQ6.port:=0機(jī)器人動(dòng)作完成信號(hào)復(fù)位。END_IFGOTOaa3.7初始化程序機(jī)器人前的初始化程序，要將機(jī)器人所控制的車床卡盤、虎鉗、機(jī)器人自身回歸原點(diǎn)、當(dāng)前狀態(tài)等置0。詳細(xì)程序如下。程序注釋//KAIROVersion2.00WaitIsFinished等待上一步完成。AQ1.port:=0AQ2.port:=0AQ3.port:=0車床卡盤控制置0。AQ4.port:=0銑床卡盤控制置0。AQ6.port:=0動(dòng)作完成置0。AQ7.port:=1機(jī)器人原點(diǎn)置1。WaitTime(1000)等待。第四章總結(jié)4.1運(yùn)行效果當(dāng)調(diào)試結(jié)束后打開HMI的主界面，按下機(jī)器人調(diào)試界面按鈕，可以看到機(jī)器人的當(dāng)前狀態(tài)、機(jī)器人當(dāng)前程序號(hào)、夾具號(hào)、當(dāng)前倉位號(hào)等數(shù)據(jù)一目了然。按下一個(gè)動(dòng)作按鈕PLC程序開始運(yùn)行，可以看到當(dāng)前所執(zhí)行的程序號(hào)。機(jī)器人根據(jù)指定程序，按照程序一步異步的動(dòng)作，首先是按下倉庫取料按鈕，機(jī)器人根據(jù)夾具號(hào)到達(dá)取爪位置，取出夾爪后，到達(dá)取料點(diǎn)速度便開始降低，緩緩取出物料，然后按下車床放料按鈕機(jī)器人將物料放至車床卡盤前方，此時(shí)卡盤松開，機(jī)器人將物料送入卡盤，卡盤夾緊后機(jī)器人撤出。待加工完畢后，按下車床取料機(jī)器人再次到達(dá)卡盤前方將物料夾住，卡盤開始松開，卡盤松開到位后機(jī)器人撤出車床，按下加工中心放料機(jī)器人將物料送往加工中心。當(dāng)物料到達(dá)虎鉗上方時(shí)虎鉗打開，機(jī)器人將物料送入虎鉗后，虎鉗夾緊機(jī)器人撤出加工中心。待加工中心加工完成后，按下加工中心取料機(jī)器人進(jìn)入加工中心的虎鉗上方夾緊物料，虎鉗松開機(jī)器人撤出加工中心。最后按下倉庫放料機(jī)器人回到原點(diǎn)后將加工完成的物料送回指定倉位。4.2HMI界面介紹根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的特點(diǎn)，利用HMI的簡(jiǎn)便操作流程、良好的可視性效果、較強(qiáng)的維護(hù)功能等優(yōu)點(diǎn)，我們用HMI進(jìn)行可視化操作界面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)要注意畫面的美觀，操作員能夠直觀的掌握各功能且操作方便。在設(shè)計(jì)過程中，通過參考很多的界面設(shè)計(jì)，決定從主頁面、數(shù)控機(jī)床調(diào)試界面、工料倉訂單信息界面、機(jī)器人調(diào)試界面與立體倉庫倉位選擇這五大方面著手，方便使用者的操作。也可以根據(jù)使用者的需求不斷的完善，具體設(shè)計(jì)思路如下。主頁面的設(shè)計(jì)利用按鍵屬性中的單機(jī)激活屏幕事件來實(shí)現(xiàn)主界面與其他四個(gè)界面的通訊，實(shí)現(xiàn)了不同頁面的切換，在其余的四個(gè)頁面中都有一個(gè)能夠返回主頁面的按鈕，以方便隨時(shí)切換觀察頁面。詳細(xì)頁面如圖4.1。為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人遠(yuǎn)程上下料，機(jī)床門、虎鉗與卡盤的遠(yuǎn)程控制必不可少，在數(shù)控機(jī)床調(diào)試界面中可實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床門與卡盤的開啟與關(guān)閉，加工中心亦如此。方便觀察車床門、卡盤、加工中心門與虎鉗的實(shí)時(shí)狀態(tài)如圖4.2。圖4.1主頁面圖4.2數(shù)控機(jī)床調(diào)試界面

工料倉訂單信息界面將三十個(gè)倉位有序的排列起來以方便觀察各個(gè)倉位的實(shí)時(shí)狀態(tài)。當(dāng)倉位后的背景為綠色時(shí)則為有料，灰色則為物料，當(dāng)前所選擇的倉位號(hào)在左上方顯示，便于操作人員隨時(shí)觀察物料的有無狀況如圖4.3。圖4.3工料倉訂單信息界面系統(tǒng)流程主要由機(jī)器人調(diào)試界面控制圖4.4六道工序來控制機(jī)器人的動(dòng)作，當(dāng)抓取的過程中出現(xiàn)空倉位取料與滿倉位放料時(shí)，頁面中的指示燈則會(huì)閃爍紅燈，同時(shí)停止賦予機(jī)器人的下一步動(dòng)作以供操作者快速排除倉位故障，將機(jī)器人復(fù)位至原點(diǎn)方可再次進(jìn)行動(dòng)作。界面中的立體倉庫為立體倉庫倉位選擇界面的激活屏幕按鈕，在立體倉庫倉位選擇界面中圖4.5，三十個(gè)倉位按五行六列均勻的排布操作人員可在此界面來選擇準(zhǔn)備加工或返修的零件的倉位，當(dāng)倉位選擇完成后，PLC會(huì)根據(jù)當(dāng)前倉位選擇機(jī)器人夾具號(hào)。當(dāng)六道工序中其中一道啟動(dòng)時(shí)則置位當(dāng)前命令，此時(shí)機(jī)器人檢測(cè)到在原點(diǎn)信號(hào)后，機(jī)器人就會(huì)收到該工序所對(duì)應(yīng)的程序號(hào)，機(jī)器人動(dòng)作執(zhí)行完畢后便會(huì)復(fù)位掉當(dāng)前下發(fā)的指令，操做人員便可下發(fā)下一步指令。圖4.4機(jī)器人調(diào)試界面圖4.5立體倉庫選擇界面

4.3設(shè)計(jì)總結(jié)本次的設(shè)計(jì)是一次將理論與實(shí)際相互結(jié)合揉捏的一次機(jī)會(huì)，在這次項(xiàng)目，設(shè)計(jì)出來了從料倉到機(jī)床上下取放料的所有動(dòng)作，鞏固復(fù)習(xí)了所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，也提升了自己的種種應(yīng)對(duì)實(shí)際問題的能力。本次設(shè)計(jì)最終實(shí)現(xiàn)了以PLC為主導(dǎo)的控制，機(jī)器人的MODBUS通訊，HMI的界面設(shè)計(jì)。在安全報(bào)警時(shí)能及時(shí)的切斷機(jī)器人單元的運(yùn)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)安全保護(hù)，提高了遠(yuǎn)程操控的可靠性與工件的加工質(zhì)量且對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)控制的實(shí)際價(jià)值也有一定的保證，此次設(shè)計(jì)對(duì)立式加工中心與臥試數(shù)控機(jī)床的設(shè)備和機(jī)械手連線搭建出一條生產(chǎn)線后對(duì)產(chǎn)品工件的優(yōu)勢(shì)有著很大意義，也方便為操做使用的工人積累到更多更加寶貴的使用及二次設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。本次的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的成果上已經(jīng)可以作為一個(gè)模塊化的控制單元，在日后還可以對(duì)此設(shè)計(jì)進(jìn)行更進(jìn)一步進(jìn)行開發(fā)與改進(jìn)。若是具備足夠的實(shí)際條件，可以嘗試多添加幾個(gè)模塊與零件制作單元組成自動(dòng)華遠(yuǎn)程可控的流水線，也可以接入MES系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)管控，將所有生產(chǎn)信息進(jìn)行可視化管理、采集，使用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)整個(gè)自動(dòng)線的參數(shù)和計(jì)劃等各項(xiàng)生產(chǎn)信息參數(shù)進(jìn)行智能的管控與規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)管理制造工廠，為實(shí)現(xiàn)中國制造2025，全面提升我國智能化、全工業(yè)自動(dòng)化、信息化的水平有著的實(shí)際意義。參考文獻(xiàn)[1]張文甲.試論數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].設(shè)備管理與維修,2021,(22):82-84.[2]陳虞鴻.論機(jī)器人的數(shù)控機(jī)床自動(dòng)上下料應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2021,(20):81-82.[3]那亞莉.工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)上下料工作站仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2021,(05):51-54.[4]劉文鋒,曾建勝,沈大財(cái).機(jī)器人柔性上下料系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)電工程技術(shù),2021,50(07):75-76+166.[5]王衛(wèi)華,李林,曾俊皓,黃靜怡,雷鳴.機(jī)器人上下料系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)[J].機(jī)械制造,2021,59(07):25-27+47.[6]任文強(qiáng).移動(dòng)機(jī)械臂及其上下料應(yīng)用研究[D].江南大學(xué),2021.[7]尹文芳.自動(dòng)化控制技術(shù)在機(jī)床上下料中的應(yīng)用分析[J].電子制作,2021,(08):33-35.[8]張澤賢.工業(yè)機(jī)器人在車銑加工自動(dòng)化生產(chǎn)單元的應(yīng)用[D].北華航天工業(yè)學(xué)院,2020.[9]李佳.自動(dòng)上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)研究[D].北京郵電大學(xué),2019.[10]李健洪.基于多聯(lián)機(jī)的上下料機(jī)械手結(jié)構(gòu)與控制研究[D].廣東工業(yè)大學(xué),2019.[11]孟凱.機(jī)器人群控智能制造系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D].浙江工業(yè)大學(xué),2019.[12]熊雋.IRB1410型機(jī)床上下料機(jī)器人設(shè)計(jì)[D].西南交通大學(xué),2017.[13]申寬.數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人一體化及系統(tǒng)優(yōu)化布局方法研究[D].華南理工大學(xué),2018.附錄一梯形圖變量表CNC車床卡盤控制%M13.1DI倉位6%M30.5CNC加工中心虎鉗控制%M14.1DI倉位7%M30.6機(jī)器人初始化%M15.0DI倉位8%M30.7機(jī)器人讀%M15.1DI倉位9%M31.0機(jī)器人寫%M15.2DI倉位10%M31.1機(jī)器人讀寫完成%M15.3DI倉位11%M31.2HMI倉庫取料%M18.1DI倉位12%M31.3HMI車床放料%M18.2DI倉位13%M31.4HMI車床取料%M18.3DI倉位14%M31.5HMI加工中心放料%M18.4DI倉位15%M31.6HMI加工中心取料%M18.5DI倉位16%M31.7HMI倉庫放料%M18.6DI倉位工件狀態(tài)17-30%IW6倉位號(hào)%MW312DI倉位17%M32.0倉位行號(hào)%MW340DI倉位18%M32.1倉位列號(hào)%MW342DI倉位19%M32.2倉位商%MW344DI倉位20%M32.3倉位余數(shù)%MW346DI倉位21%M32.4報(bào)警文本%MW520DI倉位22%M32.5報(bào)警移動(dòng)%MW522DI倉位23%M32.6P1%M26.4DI倉位24%M32.7P2%M26.5DI倉位25%M33.0P5%M26.6DI倉位26%M33.1CNC車床門控制%M13.2DI倉位27%M33.2CNC加工中心門控制%M14.2DI倉位28%M33.3HMI模擬%M18.0DI倉位29%M33.4DO機(jī)器人暫停信號(hào)(遠(yuǎn)程模式)%Q0.3DI倉位30%M33.5DI復(fù)位按鈕%I0.3DO車床卡盤控制信號(hào)%Q2.5機(jī)器人故障停機(jī)%M19.0DO車床防護(hù)門控制信號(hào)%Q2.6DI車床運(yùn)行信號(hào)%I2.2DO加工中心虎鉗控制%Q3.5DI加工中心運(yùn)行信號(hào)%I3.2DO加工中心防護(hù)門控制%Q3.6倉位有無%M10.0Tag_4%MD45DI小圓料夾具信號(hào)%I1.3Tag_5%MD50DI大圓料夾具信號(hào)%I1.4Tag_6%MW650DI方料夾具信號(hào)%I1.5Tag_7%MW660DI車床卡盤松開信號(hào)%I2.5Tag_8%MD400DI車床卡盤夾緊信號(hào)%I2.6Tag_9%MD412DI車床防護(hù)門開門到位信號(hào)%I2.7卡盤信號(hào)燈%M20.0DI加工中心平口鉗松開信號(hào)%I3.5車門信號(hào)燈%M20.1DI加工中心平口鉗夾緊信號(hào)%I3.6虎鉗信號(hào)燈%M21.0DI加工中心防護(hù)門開門到位信號(hào)%I3.7加工中心門控制%M21.1DI倉位工件狀態(tài)1-16%IW4機(jī)器人原點(diǎn)%M23.0DI倉位1%M30.0動(dòng)作完成%M23.1DI倉位2%M30.1機(jī)器人程序號(hào)%MW600DI倉位3%M30.2Tag_10%MW60DI倉位4%M30.3虛擬倉位號(hào)%MD30DI倉位5%M30.4夾具號(hào)%MW620

附錄二機(jī)器人通訊DB塊參數(shù)表名稱偏移量數(shù)據(jù)類型名稱偏移量數(shù)據(jù)類型ROBOT_IP0.0TCON_IP_v42256.0IntInterfaceId0.0HW_ANY2358.0IntID2.0CONN_OUC2460.0IntConnectionType4.0Byte2562.0IntActiveEstablished5.0Bool2664.0IntRemoteAddress6.0IP_V42766.0IntADDR6.0Array[1..4]ofByte2868.0IntADDR[1]6.0Byte2970.0IntADDR[2]7.0ByteA772.0IntADDR[3]8.0Byte3174.0IntADDR[4]9.0Byteo1RFID到位176.0IntRemotePort10.0UInt3378.0IntLocalPort12.0UInto3車床卡盤控制2加緊3松開80.0Int114.0Into4銑床虎鉗控制2加緊3松開82.0Int2.116.0Boolo5正在加工狀態(tài)184.0Int2.2有料檢測(cè)116.1Boolo6動(dòng)作完成186.0Int2.316.2Boolo7機(jī)器人原點(diǎn)188.0Int2.416.3Bool3990.0Int2.516.4Bool4092.0Int2.616.5Bool4194.0Int2.716.6Bool4296.0Int2.816.7Bool4398.0Int2.917.0Bool44100.0Int2.117.1Bool45102.0Int2.1117.2Bool46104.0Int2.1217.3Bool47106.0Int2.1317.4Bool48108.0Int2.1417.5Bool49110.0Int2.1517.6Bool50112.0Int2.1617.7Bool81114.0Int318.0Inti1RFID讀寫完成50倉位號(hào)116.0Int420.0Inti2夾具號(hào)118.0Int522.0Inti3車床卡盤控制2緊3松120.0Int624.0Inti4銑床虎鉗控制2緊3松122.0Int726.0Inti5倉位行號(hào)124.0Int828.0Inti6倉位列號(hào)126.0Int930.0Inti7機(jī)器人程序號(hào)128.0Int1032.0Int89130.0Int1134.0Int90132.0Int1236.0Int91134.0IntA138.0Int92136.0IntA240.0Int93138.0IntA342.0Int94140.0IntA444.0Int95142.0IntA546.0Int96144.0IntA648.0Int97146.0Int1950.0Int98148.0Int2052.0Int99150.0Int2154.0Int100152.0Int

附錄三倉庫工件狀態(tài)DB塊參數(shù)表名稱數(shù)據(jù)類型名稱數(shù)據(jù)類型工件有無Array[1..32]ofBool工件有無[1]Bool工件有無[17]Bool工件有無[2]Bool工件有無[18]Bool工件有無[3]Bool工件有無[19]Bool工件有無[4]Bool工件有無[20]Bool工件有無[5]Bool工件有無[21]Bool工件有無[6]Bool工件有無[22]Bool工件有無[7]Bool工件有無[23]Bool工件有無[8]Bool工件有無[24]Bool工件有無[9]Bool工件有無[25]Bool工件有無[10]Bool工件有無[26]Bool工件有無[11]Bool工件有無[27]Bool工件有無[12]Bool工件有無[28]Bool工件有無[13]Bool工件有無[29]Bool工件有無[14]Bool工件有無[30]Bool工件有無[15]Bool工件有無[31]Bool工件有無[16]Bool工件有無[32]Bool

附錄四上下料PLC編程

附錄五機(jī)器人程序清單表名稱程序名主程序ZCX初始化程序CSH倉庫放料程序FL倉庫取料程序QL車床放料料程序CSH車床取料程序CX加工中心放料程序XS加工中心取料程序XX取爪程序QZ放爪程序FZ夾盤程序JP松盤程序SP夾爪程序JZ松爪程序SZ

附錄六機(jī)器人編程//KAIROVersion2.00CALLcsh()WaitIsFinished()LABELaaIFAI7.port=1THENAQ7.port:=0CALLQZ()CALLQL()CALLCS()CALLFZ()END_IFIFAI7.port=3THENAQ7.port:=0CALLQZ()CALLCX()CALLFL()CALLFZ()END_IFIFAI7.port=2THENAQ7.port:=0CALLQZ()CALLQL()CALLXS()CALLFZ()END_IFIFAI7.port=4THENAQ7.port:=0CALLQZ()CALLXX()CALLFL()CALLFZ()END_IFIFAI7.port=5THENAQ7.port:=0CALLRFD()END_IFIFAI7.port=11THENAQ7.port:=0CALLQZ()CALLQL()END_IFIFAI7.port=12THENAQ7.port:=0CALLCS()END_IFIFAI7.port=13THENAQ7.port:=0CALLCX()END_IFIFAI7.port=14THENAQ7.port:=0CALLXS()END_IFIFAI7.port=15THENAQ7.port:=0CALLXX()END_IFIFAI7.port=16THENAQ7.port:=0CALLFL()CALLFZ()END_IFWaitTime(500)WaitIsFinished()WaitTime(500)IFAQ7.port=0THENAQ6.port:=1WAITAI7.port=0AQ7.port:=1AQ6.port:=0END_IFGOTOaa//KAIROVersion2.00WaitIsFinished()AQ1.port:=0AQ2.port:=0AQ3.port:=0AQ4.port:=0AQ5.port:=0AQ6.port:=0AQ7.port:=1WaitTime(1000)//KAIROVersion2.00WAITAI3.port=1PTP(A30)PTP(A31)PTP(A32)WaitIsFinished()AQ3.port:=3WAITAI3.port=3AQ3.port:=0P1:=A33P1.x:=P1.x+100PTP(P1,S2)P1.x:=P1.x-100Lin(P1,S1)WaitIsFinished()AQ3.port:=2WAITAI3.port=2AQ3.port:=0WaitTime(1000)CALLSZ()P1.x:=P1.x+100Lin(P1,S1)PTP(A32)PTP(A30)WaitIsFinished()AQ3.port:=1WaitTime(1000)AQ3.port:=0//KAIROVersion2.00WAITAI3.port=1PTP(A30)PTP(A31)PTP(A32)WaitIsFinished()AQ3.port:=3WAITAI3.port=3AQ3.port:=0P1:=A33P1.x:=P1.x+100PTP(P1,S2)P1.x:=P1.x-100Lin(P1,S1)WaitIsFinished()AQ3.port:=2WAITAI3.port=2AQ3.port:=0WaitTime(1000)CALLSZ()P1.x:=P1.x+100Lin(P1,S1)PTP(A32)PTP(A30)WaitIsFinished()AQ3.port:=1WaitTime(1000)AQ3.port:=0//KAIROVersion2.00CALLSZ()WAITAI3.port=1PTP(A30)PTP(A31)WaitIsFinished()P1:=A33P1.x:=P1.x+100PTP(P1,S2)P1.x:=P1.x-100Lin(P1,S1)WaitIsFinished()CALLJZ()AQ3.port:=3WAITAI3.port=3AQ3.port:=0WaitTime(1000)P1.x:=P1.x+100Lin(P1,S1)PTP(A31)PTP(A30)WaitIsFinished()//KAIROVersion2.00PTP(A10)WaitIsFinished()IFAI5.port=1THENP1:=A13P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END_IFIFAI5.port=2THENP1:=A14P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END_IFIFAI5.port=3THENP1:=A15P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END_IFIFAI5.port=4THENP1:=A16P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END_IFIFAI5.port=5THENP1:=A17P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END_IFP1.x:=P1.x+(AI6.port-3)*140P1.z:=P1.z+50P1.y:=P1.y+200PTP(P1)P1.y:=P1.y-200Lin(P1,S2)P1.z:=P1.z-45Lin(P1,S1)CALLSZ()P1.y:=P1.y+50Lin(P1,S1)P1.y:=P1.y+150Lin(P1,S2)PTP(A10)WaitIsFinished()//KAIROVersion2.00PTP(A20)//WAITDI8.port=FALSEIFAI2.port=1THENP1:=A23ELSIFAI2.port=2THENP1:=A24ELSIFAI2.port=3THENP1:=A25END_IFP1.z:=P1.z+400PTP(P1)P1.z:=P1.z-350Lin(P1,S2)P1.z:=P1.z-50Lin(P1,S1)CALLSP()P1.z:=P1.z+100Lin(P1,S1)PTP(A20)WaitIsFinished()//KAIROVersion2.00WaitIsFinished()DQ3.Set(FALSE)WAITDI3.port=FALSEWaitTime(1000)DQ5.Set(TRUE)DQ4.Set(FALSE)WaitIsFinished()//KAIROVersion2.00WaitIsFinished()WAITDI3.port=FALSEDQ5.Set(FALSE)DQ4.Set(TRUE)WaitTime(1000)WaitIsFinished()//KAIROVersion2.00PTP(A10)WaitIsFinished()CALLSZ()IFAI5.port=1THENP1:=A13P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END_IFIFAI5.port=2THENP1:=A14P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END_IFIFAI5.port=3THENP1:=A15P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END_IFIFAI5.port=4THENP1:=A16P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END_IFIFAI5.port=5THENP1:=A17P1.y:=P1.y+(AI6.port-3)*0P1.z:=P1.z+(AI6.port-3)*0END