基于PLC技术的码垛机器人控制系统探究

刘丽芳

摘 要：随着科学技术的进步，码垛机器人的应用也越来越广泛，将为企业带来巨大的经济效益。而基于PLC技术的垛机器人，更是能够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。本文首先介绍了基于PLC技术的码垛机器人系统的构成，之后阐述了码垛机器人控制系统的要求及基于PLC码垛机器人控制系统的硬件设计和软件设计。

关键词：PLC技术；码垛機器人；控制系统；硬件和软件设计

作为机电一体化的高科技产品，工业码垛机器人有助于企业提高生产效率、促进经济效益的增长，确保产品质量提升、对劳动条件进行改善、作业布局进行优化，因此具有巨大的贡献，对其应用的数量以及质量甚至成了企业生产自动化的先进水平的标志。作为工业码垛机器人最为重要的组成部分，控制系统对机器人码垛功能的实现及作业性能的保障起着至关重要的作用，直接决定着机器人的运动精度及工作效果。基于PLC技术的控制系统具有通用性、开放性，因此将PLC技术控制系统作为码垛机器人的核心，能够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，是实现码垛机器人功能以及工作各项性能的前提和保障，同时由于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。因此，对于基于PLC技术的码垛机器人的控制系统进行探究具有重要的意义和价值。

1 基于PLC技术的码垛机器人系统的构成

基于PLC的机器人码垛搬运系统主要包括六个部分，分别为工控机、PLC、机器人以及输送机、条码扫描器和传感器构成，此系统的主要功能是要结合类型和尺寸将输送线码垛工段上已经包装好的产品做好自动的分类，之后利用机器人将其搬运并码垛到相应的托盘中，码垛完成以后在自动的把托盘输送到下一个工段。结合现场的实际情况，可以把码垛工段分成一个扫描工位、两个搬运工位，一个个缓冲工位、四个码垛工位和两个机器人工位。 通过将PLC和工控机进行结合，实现了上下位机控制系统，能够让系统不但可以及时的对数据进行采集和存储，同时还能够对数据进行处理与使用，同时将其直观地显示出来，进而达到对工业生产过程进行实时监控的目的。

2 码垛机器人控制系统的要求及设计

2.1 码垛机器人的控制系统的要求

结合码垛机器人的整体设计指标以及工作要求，码垛机器人的控制系统要能够满足六个方面的要求。首先，四轴可以自由的进行控制与协调，可以完成高效、稳定的作业；其次，用示数的方式表现控制参数，从而实现对路径的控制；再次，具有良好的实时能力与动态响应力；第四，具有较高的可靠性、稳定性与可靠性；第五，具有良好的人机界面设计，各项操作较为方便；第六，具有紧凑与可扩展性的硬件系统结构。

2.2 基于PLC码垛机器人控制系统的硬件设计

本系统将横河PLC当成控制系统的核心硬件，用Wide-Field作为控制系统软件的编程平台，用触摸屏自带ADP软件作为人机界面设计软件平台。PLC的任务是实现对机器人各轴运动、对面板开关量进行的控制、同时实时扫描和更新反馈的信息数据。触摸屏的任务是要完成人机交互和系统管理作用。PLC与触摸屏利用RS232实现通信，和驱动器则利用CN1端口完成对信息控制和传递，同时PLC还会控制外围I/O点、安防系统以及码垛抓手，进而构建一个完整的数控系统。人机交互设备（触摸屏）接收来自使用者的控制指令，利用和PLC的通信线，对PLC控制进而给电机发送指令，进而实现码垛任务；示教器则主要用来初始示教。个人PC用来实现对PLC控制程序的编写和传输。此外，在现场还要设置若干安防系统，用于促进码垛机器人系统可靠性和安全性的提高。执行机构选择交流伺服电机和驱动器，同时利用编码器反馈，构成闭环控制，进而确保系统运动的精度与准确度。

2.3 基于PLC码垛机器人控制系统的软件设计

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利用触摸屏自带编写软件，此种软件具有简单易懂、操作简便的设计特点，对于工业环境的码垛机器人十分的适合，且性能稳定可靠，设计成本较低。从设计的模块来看，主要包括初始化模块、监控模块、示教模块、文件处理模块以及参数设置模块等。其中，初始化模块的作用是对码垛机器人整个控制系统的启动进行负责，把所有的程序初始化，同时检测各个模块是否正常，是否可以正常的进行作业，假如有的模块不能正常的工作，就会进行相应的警示，同时显示问题故障模块。监控模块的作用则是对码垛机器人的工作情况进行监控，同時对当前码垛机器人的工作状态进行显示。示教模块的作用是生成码垛机器人位置参数，形成指示的文件进而给操作人员作为参考。文件处理模块的作用是对码垛机器人的所有文件进行管理，例如对文件进行查看、修改、调用以及增加和删除等。参数设置模块的作用是利用该模块完成对码垛机器人的参数控制，同时还利用其完成对可调参数的设置以及I/U系统的管理和设置。

总之，随着科技的发展，码垛机器人得到了越来越广泛的应用，而基于PLC技术的码垛机器人控制系统更是极大的促进了码垛机器人工作效率和准确性的提升。

参考文献：

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