机器人码垛输送线控制系统设计hmi软件子系统(附件)
本文主要介绍了基于机器人码垛输送线控制系统设计的一套人机界面监控系统。该系统包括了控制工艺界面，状态显示界面，报警管理界面，参数设定界面以及用户识别界面。控制工艺界面可以对输送线和托盘库进行控制。状态显示界面反应光电开关信号以及故障信号。报警管理界面设置了三色或单色报警灯，用于故障显示。参数设定界面用于调整各部分硬件的参数，确保硬件能够发挥作用。用户识别界面用于操作人员管理与权限识别。该人机界面同时也与PLC相互连接，连接后可以通过PLC控制机器人码垛运输线的启停，也可以实现托盘的放置和排出。而且，PLC可控制整个码垛输送流程并反馈至人机界面。关键词 码垛机输送线控制，监控系统，HMI，PLC
目 录
1 绪论1
1.1课题研究背景及意义1
1.2课题研究的国外状况1
1.3课题研究的国内状况2
1.4课题主要研究内容3
2 课题工艺流程4
2.1包装输送线控制工艺4
2.2 托盘库控制工艺4
2.3 安全控制和报警控制工艺5
2.4 机械手抓取控制工艺5
3 机器人码垛输送线控制方案设计5
3.1 HMI软件部分5
3.2 PLC部分6
3.3 整体系统部分7
4 WinCC flexible监控系统设计8
4.1 系统项目创建8
4.2建立变量9
4.3 WinCC flexible与PLC的通讯连接12
4.4 系统总貌界面14
4.5 用户识别界面15
4.6 报警管理界面16
4.7 状态显示界面17
4.8 控制界面18
4.9 参数设置界面18
5 系统调试19
5.1 PLC程序介绍19
5.2 软件系统仿真20
结 论23
致 谢25
参考文献26 1 绪论
1．1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
随着自动化技术的发展，在物流管理方面出现了一项 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
新的应用——码垛。码垛机器人在很多领域得到了应用，比如说药品、包装、精密仪器、电元器件等。随着工业化生产规模的扩充，码垛机器人应用场合也逐渐在扩大。
码垛机在自动化立体仓库中起着重要的作用，它能够把货物整齐的堆放在一起，并且区分不同的货物，使其归类，这样装运货物就很方便，便于运输，生产效率也因此得到了提高。它先将已经包装好的货物放在托盘上，进行自动堆码，在堆满一定层数后，通过输送带排出，随后便可以通过特定车辆运输到仓库来保存。大大的减少了人工，充分体现了自动化的含义，是提高生产力、降低成本的重要条件之一。除了液态和零散的物品，其他物品几乎都可以通过码垛来实现存储和组装，很搭程度上节约了空间。随着改革开放的开展，人们日益需求的增加，码垛技术得到了不断的改善，物品的包装和安全越来越离不开这项技术。综合考虑码垛的形式、所要码垛的货物、作业环境、客户的需求以及货物的安全性，这让码垛的任务越来越艰巨。
1.1.2 课题研究的意义
在这个更加智能化的时代，各种全自动的机器人出现在生产一线，全自动的码垛机器人也投入使用，它不但继承了传统码垛机器人的优点，还在传统码垛机器人基础上性能得到了提升。减少工作所需的占地面积以及节约成本这两点毋庸置疑，而且在很大程度上解放了人力。以前进行货物码垛，需要人工搬运人工操作，需要大量的人力资源，有的企业仅仅搬运工每年都要话费50万元，大企业则更多，有了全自动码垛机器人，就可以节省很大的费用。
为了满足生产线对货物的搬运码垛的要求，本课题要求设计货物在输送线的一系列倒袋、检测、运输等动作，并设计出托盘的输送优先级以及输送过程，并且将手自动模式很好的结合起来，具备一定的故障报警，出现紧急情况可以及时停止作业，综合考虑，设计出经济、简洁的方案。
1．2 课题研究的国外状况
70年代，PLC的快速崛起，离不开工业的发展，同时也带动了码垛产业的快速进步。各种码垛形式不断涌现，如Okura，Mollor牌子的码垛机，这些机械在世界范围内得到了广泛的运用。20世纪70年代末，码垛技术逐步走向成熟，人们用计算机来操控机器人，并能够和生产装置进行联动，实现信息的交换，计算机修改好的程序通过接口传递给机器人，就可以使机器人适应不同的堆垛形式和物堆结构。机器人码垛变的越来越便利，越来越多的人开始接触到它。目前，国外码垛机器人特点主要体现在以下几个方面：
1)码垛机器人本体采用新结构。广泛采用有限元、模态分析及仿真设计等现代化设计方法，机器人大臂采用非平行四边形单连杆机构，工作空间有所增加，本体自重进一步减小，更加灵巧。先进的RV减速器和强大的关节交流伺服电机，提高了机器人的运动精度、平稳性和跟踪精度。针对不同操作对象和工作要求，开发了配备力觉、触觉传感器的多种结构型式的智能术端执行器，可实现多种产品的包装、搬运、码垛、拆垛等作业，并确保对产品不会造成损坏。
2)控制系统性能优越。基于PC的控制系统体积越来越小型化，实现了软件伺服和全数字控制，具备网络通信功能，程序容量大，可控制的轴数可达27根。采用多功能、大屏幕的示教盒，机器人编程方式以示教编程方式为主。
3)国外码垛机器人广泛应用在包装、物流、食品、饮料、化工、建筑、医药等行业，可完成食品、药品、啤酒饮料等多种产品的装箱、搬运、码垛、拆垛等作业，实现了传统制造企业生产自动化，大大提高了生产能力和经济效益。
当今社会，工业上已经离不开机器人。货物开始成组装运，大量搬运已经不需要人工，全自动化模式下码垛机器人必不可少，硬板纸盒、金属桶罐、塑料袋装物以及盒子都需要码垛运输线来进行分类和堆垛；堆垛搬运机器人在自动化仓库方面也同样受到了人们的青睐。
1．3 课题研究的国内状况
我国从20世纪70年代触及工业机器人领域，由于当时落后的生产力，资金的短缺，在这方面的研究一度非常困难。码垛机器人在我国的首次出现一直要到20世纪80年代，在大型石化装置上使用了码垛技术。我国在改革开放道路上越走越远，取得了有效的成果，工业机器人方面的研究已经初有成效。随着更加深入的探索，人们对码垛机器人技术的研究也在加速。从机器人的发展历史来看，可把它分为三代。第一代，能够进行NC编程，这种机器人可以通过示教编程反复出现，但是接触到外部信息时，它没有任何的表现；第二代，可以通过传感器来采集外部信息来进行适当的调整，不足之处是没有人工智能；第三代，比较的全面，配备有各种各样的智能传感器，具有一定的AI，能够对外部信息进行正确的反应和评估。当人们需要做一些所处环境危险，对身体有害的工作的时候，就可以使用码垛机器人来代替。在这些方面，机器人能够做的更好。例如锻造，挖煤等。
目 录
1 绪论1
1.1课题研究背景及意义1
1.2课题研究的国外状况1
1.3课题研究的国内状况2
1.4课题主要研究内容3
2 课题工艺流程4
2.1包装输送线控制工艺4
2.2 托盘库控制工艺4
2.3 安全控制和报警控制工艺5
2.4 机械手抓取控制工艺5
3 机器人码垛输送线控制方案设计5
3.1 HMI软件部分5
3.2 PLC部分6
3.3 整体系统部分7
4 WinCC flexible监控系统设计8
4.1 系统项目创建8
4.2建立变量9
4.3 WinCC flexible与PLC的通讯连接12
4.4 系统总貌界面14
4.5 用户识别界面15
4.6 报警管理界面16
4.7 状态显示界面17
4.8 控制界面18
4.9 参数设置界面18
5 系统调试19
5.1 PLC程序介绍19
5.2 软件系统仿真20
结 论23
致 谢25
参考文献26 1 绪论
1．1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
随着自动化技术的发展，在物流管理方面出现了一项 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
新的应用——码垛。码垛机器人在很多领域得到了应用，比如说药品、包装、精密仪器、电元器件等。随着工业化生产规模的扩充，码垛机器人应用场合也逐渐在扩大。
码垛机在自动化立体仓库中起着重要的作用，它能够把货物整齐的堆放在一起，并且区分不同的货物，使其归类，这样装运货物就很方便，便于运输，生产效率也因此得到了提高。它先将已经包装好的货物放在托盘上，进行自动堆码，在堆满一定层数后，通过输送带排出，随后便可以通过特定车辆运输到仓库来保存。大大的减少了人工，充分体现了自动化的含义，是提高生产力、降低成本的重要条件之一。除了液态和零散的物品，其他物品几乎都可以通过码垛来实现存储和组装，很搭程度上节约了空间。随着改革开放的开展，人们日益需求的增加，码垛技术得到了不断的改善，物品的包装和安全越来越离不开这项技术。综合考虑码垛的形式、所要码垛的货物、作业环境、客户的需求以及货物的安全性，这让码垛的任务越来越艰巨。
1.1.2 课题研究的意义
在这个更加智能化的时代，各种全自动的机器人出现在生产一线，全自动的码垛机器人也投入使用，它不但继承了传统码垛机器人的优点，还在传统码垛机器人基础上性能得到了提升。减少工作所需的占地面积以及节约成本这两点毋庸置疑，而且在很大程度上解放了人力。以前进行货物码垛，需要人工搬运人工操作，需要大量的人力资源，有的企业仅仅搬运工每年都要话费50万元，大企业则更多，有了全自动码垛机器人，就可以节省很大的费用。
为了满足生产线对货物的搬运码垛的要求，本课题要求设计货物在输送线的一系列倒袋、检测、运输等动作，并设计出托盘的输送优先级以及输送过程，并且将手自动模式很好的结合起来，具备一定的故障报警，出现紧急情况可以及时停止作业，综合考虑，设计出经济、简洁的方案。
1．2 课题研究的国外状况
70年代，PLC的快速崛起，离不开工业的发展，同时也带动了码垛产业的快速进步。各种码垛形式不断涌现，如Okura，Mollor牌子的码垛机，这些机械在世界范围内得到了广泛的运用。20世纪70年代末，码垛技术逐步走向成熟，人们用计算机来操控机器人，并能够和生产装置进行联动，实现信息的交换，计算机修改好的程序通过接口传递给机器人，就可以使机器人适应不同的堆垛形式和物堆结构。机器人码垛变的越来越便利，越来越多的人开始接触到它。目前，国外码垛机器人特点主要体现在以下几个方面：
1)码垛机器人本体采用新结构。广泛采用有限元、模态分析及仿真设计等现代化设计方法，机器人大臂采用非平行四边形单连杆机构，工作空间有所增加，本体自重进一步减小，更加灵巧。先进的RV减速器和强大的关节交流伺服电机，提高了机器人的运动精度、平稳性和跟踪精度。针对不同操作对象和工作要求，开发了配备力觉、触觉传感器的多种结构型式的智能术端执行器，可实现多种产品的包装、搬运、码垛、拆垛等作业，并确保对产品不会造成损坏。
2)控制系统性能优越。基于PC的控制系统体积越来越小型化，实现了软件伺服和全数字控制，具备网络通信功能，程序容量大，可控制的轴数可达27根。采用多功能、大屏幕的示教盒，机器人编程方式以示教编程方式为主。
3)国外码垛机器人广泛应用在包装、物流、食品、饮料、化工、建筑、医药等行业，可完成食品、药品、啤酒饮料等多种产品的装箱、搬运、码垛、拆垛等作业，实现了传统制造企业生产自动化，大大提高了生产能力和经济效益。
当今社会，工业上已经离不开机器人。货物开始成组装运，大量搬运已经不需要人工，全自动化模式下码垛机器人必不可少，硬板纸盒、金属桶罐、塑料袋装物以及盒子都需要码垛运输线来进行分类和堆垛；堆垛搬运机器人在自动化仓库方面也同样受到了人们的青睐。
1．3 课题研究的国内状况
我国从20世纪70年代触及工业机器人领域，由于当时落后的生产力，资金的短缺，在这方面的研究一度非常困难。码垛机器人在我国的首次出现一直要到20世纪80年代，在大型石化装置上使用了码垛技术。我国在改革开放道路上越走越远，取得了有效的成果，工业机器人方面的研究已经初有成效。随着更加深入的探索，人们对码垛机器人技术的研究也在加速。从机器人的发展历史来看，可把它分为三代。第一代，能够进行NC编程，这种机器人可以通过示教编程反复出现，但是接触到外部信息时，它没有任何的表现；第二代，可以通过传感器来采集外部信息来进行适当的调整，不足之处是没有人工智能；第三代，比较的全面，配备有各种各样的智能传感器，具有一定的AI，能够对外部信息进行正确的反应和评估。当人们需要做一些所处环境危险，对身体有害的工作的时候，就可以使用码垛机器人来代替。在这些方面，机器人能够做的更好。例如锻造，挖煤等。
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