PLC在機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線控制中的應(yīng)用

國家職業(yè)資格全?。ɑ蚴校┙y(tǒng)一鑒定維修電工論文（國家職業(yè)資格II級）論文題目： PLC在機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線控制中的應(yīng)用姓名： 管靜 身份證號： 3209111198910283143準(zhǔn)考證號：08510102所在省市： 江蘇省鹽城市所在單位： 江蘇省鹽城技師學(xué)院PLC在機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線控制中的應(yīng)用管靜江蘇省鹽城技師學(xué)院摘要:從機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成、控制原理和硬軟件設(shè)計(jì)等方面，闡述了機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線中PLC自動控制的過程。實(shí)踐表明PLC在傳統(tǒng)行業(yè)技術(shù)改造中發(fā)揮了積極的作用。關(guān)鍵詞:PLC機(jī)器人噴涂可編程控制1引言噴涂是產(chǎn)品生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，但在傳統(tǒng)的噴涂工藝方面，許多企業(yè)還在采用手工的方法，工人完全憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行噴涂。由于工人的熟練程度和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的差異，再加上疲勞程度和工作狀態(tài)的影響，難以保證噴涂質(zhì)量的穩(wěn)定。另外，由于工作條件惡劣影響著工人身體健康，因此利用高新技術(shù)進(jìn)行改造傳統(tǒng)噴涂工藝是十分必要的。由于可編程控制器（PLC）具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。關(guān)于整個機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線的自動控制的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)另文介紹，本文主要闡述該系統(tǒng)中用作下位機(jī)的可編程控制器的作用，與計(jì)算機(jī)的通訊，程序設(shè)計(jì)方法及主要抗干擾措施等。2系統(tǒng)的組成及控制原理2.1系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成部分包括輸供涂料系統(tǒng)、自動識別系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、工位到位自動檢測系統(tǒng)、總控系統(tǒng)、涂料自動輸送與換色系統(tǒng)。其中輸供涂料系統(tǒng)包括：泵、涂料罐、涂料主管循環(huán)回路及帶自動噴槍的涂料供漿裝置，并配有自動定量控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。周邊設(shè)備主要有旋轉(zhuǎn)工作臺和線性物料輸送系統(tǒng)組成。旋轉(zhuǎn)工作臺是機(jī)器人的重要設(shè)備之一，可分為兩部分：一是轉(zhuǎn)動部分；二是用于毛坯傳輸和夾緊定位部分。工作臺應(yīng)該能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度與速度的精精確控制。這部分由交流伺服系統(tǒng)，并設(shè)置為位置/速度控制模式，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制模式的切換及位置指令脈沖串的輸出。用于毛坯傳輸和夾緊定位的裝置用電磁鐵固定旋轉(zhuǎn)工作臺上。線性物料輸送系統(tǒng)包括上料和下料兩部分。2.2控制原理再生產(chǎn)過程中，毛坯的輸送有PLC控制，機(jī)器人和轉(zhuǎn)臺由計(jì)算機(jī)控制，它們之間必須傳輸某些信息才能使傳輸與噴涂過程銜接起來。PLC、計(jì)算機(jī)與被控對象之間的關(guān)系。如圖所示圖1PLC、計(jì)算機(jī)與被控對象之間的關(guān)系圖3機(jī)器人自動噴涂線的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能機(jī)器人自動噴涂線的結(jié)構(gòu)根據(jù)噴涂對象的產(chǎn)品種類、生產(chǎn)方式、輸送型式、生產(chǎn)綱領(lǐng)及油漆種類等工藝參數(shù)確定，并根據(jù)其生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)規(guī)模和自動化程度設(shè)置系統(tǒng)功能。3.1自動識別系統(tǒng)識別系統(tǒng)是自動線，尤其是多品種混流生產(chǎn)線具備的基本單元。它根據(jù)不同零件的形狀特點(diǎn)進(jìn)行識別，一般采用多個紅外線光電開關(guān)，按能生產(chǎn)區(qū)別零件形狀特點(diǎn)的信號而布置安裝位置。當(dāng)自動線被噴涂零件通過識別站時，將識別出的零件型號進(jìn)行編組排隊(duì)，并通過通信送給總控系統(tǒng)。3.2同步系統(tǒng)同步系統(tǒng)一般用于連續(xù)運(yùn)行的通過式生產(chǎn)線上，機(jī)器人、噴涂機(jī)工作速度與輸送鏈的速度之間建立同步協(xié)調(diào)關(guān)系，防止因速度快慢差異造成的設(shè)備與工件相撞。同步系統(tǒng)自動檢測輸送鏈速度，并向機(jī)器人和總控制臺發(fā)送脈沖信號，機(jī)器人根據(jù)鏈速信號確定再現(xiàn)程序的執(zhí)行速度，使機(jī)器人的移動位置與鏈上零件位置同步對應(yīng)。3.3工位到位自動檢測當(dāng)輸送鏈上的被噴涂零件移動到達(dá)噴涂機(jī)器人的工作范圍時，噴涂機(jī)器人必須開始作業(yè)。噴涂機(jī)器人開始作業(yè)的啟動信號由于工位到位啟動檢測裝置給出。此信號起動噴涂機(jī)器人的噴涂程序。如果沒有工件進(jìn)入噴涂作業(yè)區(qū)，噴涂機(jī)器人則處于等待狀態(tài)。啟動信號的另一作用是作用是作為總控系統(tǒng)對工件排隊(duì)中減去一個工件的觸發(fā)信號。工件到位自動檢測裝置一般采用紅外光電開關(guān)或行程開關(guān)產(chǎn)生啟動信號。3.4機(jī)器人與自動噴涂機(jī)在自動噴涂線上采用噴涂機(jī)器人和噴涂機(jī)應(yīng)具備基本工作參數(shù)和功能外，另外還應(yīng)具備：1） 噴涂機(jī)器人的工作速度必須高于正常噴涂速度的150%，以滿足同步時快速運(yùn)行；2） 自動啟動功能；3） 同步功能；4） 自動更換程序功能（能接受識別信號）；5） 通信功能。在確定了噴槍與機(jī)器人的運(yùn)動軌跡后，通過軌跡插補(bǔ)、工作位置點(diǎn)的圖形顯示和工作軌跡的逆解等程序，建立機(jī)器人各運(yùn)動軸實(shí)際噴涂效果，以驗(yàn)證在實(shí)際噴涂中旋轉(zhuǎn)工作臺、機(jī)器人和工件是否會產(chǎn)生相互干涉、運(yùn)動是否協(xié)調(diào)、位置是否正確等，便于及時對噴涂軌跡程序進(jìn)行修改和調(diào)整。在建立工件模型和完成噴涂軌跡程序試驗(yàn)，以確定機(jī)器人的運(yùn)動速度參數(shù)、工作臺的旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)、噴槍的出料量和零化幅度、物料和霧化壓力等工藝參數(shù)，達(dá)到均勻噴涂的目的。使噴涂質(zhì)量和噴涂效率較手工噴涂有了很大程度的提高，完全能滿足高精度的噴涂要求。3.5總控系統(tǒng)（見圖）圖2總控系統(tǒng)框圖自動噴涂線的總控系統(tǒng)控制所有設(shè)備的運(yùn)行。它具備以下功能：1） 全線自動啟動、停止和聯(lián)鎖功能；2） 噴涂機(jī)器人作業(yè)程序的自動和手動排隊(duì)、接受識別信號、向噴涂機(jī)器人發(fā)送程序功能；3） 控制自動輸漆換色系統(tǒng)功能；4） 故障自動診斷功能；5） 實(shí)時工況顯示功能；6） 單機(jī)離線（因故障）和聯(lián)線功能；7） 生產(chǎn)管理功能（自動統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品、報表、打印）3.6涂料自動輸送與換色系統(tǒng)為保證自動噴涂線的質(zhì)量，涂料輸送系統(tǒng)必須采用自動攪拌和主管循環(huán)，使輸送到個工位噴具上的涂料稀、稠保持一致。對于多色種噴涂作業(yè)，噴具采用自動換色系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括自動清洗和吹干功能。換色器一般安裝在離噴具較近的位置，這樣，減少換色的時間，滿足時間節(jié)拍要求。同時，清洗時浪費(fèi)涂料業(yè)較少。自動換色系統(tǒng)由機(jī)器人控制，對于被噴零件的白色指令，則由總控系統(tǒng)給出。3.7自動輸送鏈自動噴涂線上輸送零件的自動輸送鏈有懸掛鏈和地面鏈兩種。懸掛鏈分為普通懸掛鏈和錐桿式懸掛鏈。地面鏈的種類很多，有臺車輸送鏈、鏈條輸送鏈、滾子輸送鏈等。目前，汽車涂裝廣泛采用滑撬式地面鏈，這種鏈運(yùn)行平穩(wěn)、可靠性好，適合全自動和高光澤度的噴涂線使用。輸送鏈的選擇取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件形狀、重量和涂裝工藝要求。懸掛鏈輸送零件時，掛具或軌道有可能掉異物，故一般用于表面噴涂質(zhì)量要求不高和工件地面噴涂的自動線。而對大型且表面噴涂質(zhì)量要求較高的零件，都采用地面鏈。4.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)輸入/輸出地址分配PLC在機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線控制中的應(yīng)用的輸入/輸出地址分配表見表3：表6輸入/輸出分配表輸入輸出I0.0啟動Q0.0運(yùn)行指示燈I0.1形狀傳感器1Q0.1噴槍1I0.2形狀傳感器2Q0.2噴槍2I0.3形狀傳感器3Q0.3噴槍3I0.4工作工位到位傳感器Q0.4主軸傳送帶I0.5成品工位傳感器4.2PLC外部接線圖（見圖4）圖4控制接線圖5.結(jié)束語該機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線PLC自動控制系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場安裝調(diào)試，運(yùn)行情況良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，充分發(fā)揮了PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠檢測靈活，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)操作簡便、開放性強(qiáng)、性價比高。高系統(tǒng)的應(yīng)用提高了上涂率，節(jié)省了涂料，降低了產(chǎn)品制造成本，并有利于環(huán)保。實(shí)現(xiàn)表明PLC在傳統(tǒng)行業(yè)技術(shù)改造中是有大作為的。創(chuàng)新點(diǎn)：機(jī)器人噴涂同由PLC控制的坯料傳輸系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合；PLC與計(jì)算機(jī)之間信息傳遞可靠性強(qiáng)，抗干擾措施有力；傳輸系統(tǒng)由手動和自動兩種運(yùn)行方式，靈活性高。參考文獻(xiàn)王海群.基于S7：-300PLC的高爐煤氣凈化系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006.1齊從謙等.PLC技術(shù)及