plc控制的机器人搬运工作站的设计与编程
近年来，我们国家工业水平得到了很大程度的提升。伴随着工业4.0的提出，我们国家提出要在十三五规划期间实现由“中国制造转”变成为“中国智造与中国创造”，使我们国家成为现代化的工业与自动化强国。在之前的工业制造加工中过程中，更多采用的是半自动化与使用接触器简单的元器件通过人工控制一个环节。在智能化与高度自动化工业背景下，生产过程中更多采用可编程控制器PLC，作为控制中心，实现人机交互，加工，生产过程的自动化实现。本文介绍的是一种基于PLC控制的六自由度机器人、以工业以太网作为通讯链接，与码垛搬运机器人、AGV传送小车、工业相机视觉识别、汇博工业搬运机器人的一个工业机器人搬运系统。该系统可以通过触摸屏进行控制操作，实现对这一套设备的自动控制。通过以太网通信进行机器与机器之间交互，使设备之间相互配合实现过程完全自动化作业。
目 录
引 言 1
一、机器人搬运工作站研究 2
（一）国内外发展现状对比 2
（二）机器人搬运工作站优点 2
二、机器人搬运工作站机构与硬件选型 3
（一）、机器人搬运工作站系统简介 3
（二）工作站硬件选型与作 6
（三）触摸屏的选型 7
（四）机器人机选型 8
三、工作站通信与功能交互 10
（一）PLC与码垛机器人、六轴机器人ModbusTcp通信 10
（二）工业视觉相机的控制 10
（三）基于ModbusTCP通信的触摸屏控制 12
（四）工作站通信流程简介图 13
四、工作站系统程序设计 15
（一）PLC 程序结构编写 15
（二）工业视觉相机程序编写 18
（三）机器人程序编写 21
五、工作站整体流程的运行介绍 23
总结 25
参考文献 26
谢辞 27
引 言
伴随着中国制造2025战略发展规划，在人口红利，人工成本上升以及制造业转型升级背景下，同时随着人民生活水平的提高，工业化的大生产要求更高的精度，更快的效率，传统的人工搬运码放已经不能满足这一要求。智能制造，产线去人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
化刺激了工业机器人行业的发展。相对于传统工业来说，工业机器人的应用解决了很多企业用人成本增加。在智能制造过程中，作为当代青少年大学生，应当充分利用在校学习的知识并且将所学知识与实践相结合，利用所学知识与实践经验进行相关设备的维修改造与创造，以此提高现有生产效率，让自己从入门到熟悉的一个了解应用过程。因此 开发编写完成一个工作站对于学习过程具有极其重要作用。
本文研究的是工业机器人搬运工作站系统设计与编程，基于PLC为整个控制中心，通过以太网通讯交互，结合视觉相机，工业机器人技术机器人搬运工作站系统设计，编程者根据加工工艺流程编写PLC控制程序，PLC的选用与所学逻辑编程课程所用的三菱编程方式相似为我国自主研发的汇川PLC，结合工业总线通信技术控制机器人等设备协调工作完成装配任务，实现工业机器人搬运工作站高效率，快速完成搬运码放任务。
一、机器人搬运工作站研究
（一）国内外发展现状对比
本文介绍的基于PLC控制的机器人搬运工作站中采用了高新技术工业搬运机器人。搬运机器人是近代自动化控制领域产生的一项高新技术，本项机器人技术涉及到多个领域如电气自动控制技术，液压技术，力学，机械结构学，传感器应用技术等一些学科技术领域。随着中国提出从中国制造到中国创造以及中国2025等一系列工业方面发展方针，我国工业生产自动化程度在不断得到增强，我国工业机器人需要数量在激增，工业机器人数量增长率远远高于世界平均增长率，是我国成为全球最大的工业机器人市场并且未来一段时间继续保持着全球最大市场地位。同时我们国家由于工业规模巨大，与西方一些欧美国家发展状况相比，我国自动化程度，工业机器人密度远远低于这些国家，日本、德国、北美这些工业发达国家分别是中国11倍、10倍、5倍，这也说明我国工业机器人拥有 极大的发展空间和需求。同时由于我们国家在工业机器人研制方面起步比较晚，工业机器人核心技术始终掌握在外企手中，我们只有不断提高我们的技术实力自身核心技术才会得到更长远的发展。
（二）机器人搬运工作站优点
目前在全世界已经具有超过15万台搬运机器人在使用，主要被广泛用于自动化生产线、机床的自动化生产线、流水线的搬运、集装箱的码垛搬运等自动搬运领域。同时已有发达国家要求超出人工搬运最大限度必须由搬运机器人完成。这些应用都是基于机器人搬运工作站的优点。
1、可以根据应有物品的传送装置特点选用和设计。
2、可以使物品准确地定位，有利于机器人抓取。
3、在物品传送过程中可以进行整理，保证搬运质量。
4、可以根据被搬运物品设计专用末端执行器。
5、提高搬运效率，节约成本。
二、机器人搬运工作站机构与硬件选型
（一）、机器人搬运工作站系统简介
本文所设计的机器人搬运工作站系统包含工业机器人系统GV搬运机器人、托盘流水线、视觉系统、码垛立体仓库控系统组成。
1、AGV搬运机器人
AGV搬运机器人是基于西门子PLC控制系统运行的一款搬运机器人，通过局域以太网系统与主控系统进行无线连接。AGV搬运机器人安装有用于操作及显示使用的触摸屏以及一个三色灯塔（AGV工作警示灯），通过PLC控制系统与托盘流水线及立体仓库码垛机器人进行实时通讯保证相互之间信息交流及数据对接。AGV搬运机器人上部为平带输送装置，采用步进电机驱动，实现与生产线及立体仓库码垛机器人对接运送货物。AGV搬运机器人采用磁导式循环线方式，行走电机采用两台带电抱闸装置的步进电机，实现差速控制将从立体仓库码垛机上取出沿铺设的磁条运行到托盘流水线。AGV搬运机器人运行时依据位于磁条上方的磁导航传感器输出信号，依靠输出的这几路信号判断磁条相对于磁导航的偏离位置自动做出调整确保沿磁条前行，据磁导条信号准确到达指定停止位置。当AGV上部输送辊道上托盘数为3时，AGV搬运机器人延时启动向托盘生产线方向运行，当卸载完成后向托盘生产线发送完成信号，并在接收到托盘生产线的应答信号后自动返回，如此自动往复运动。AGV搬运机器人直观图21所示。
图21 AGV搬运机器人直观图
视觉系统
托盘流水线将托盘传送到智能相机的拍照识别位置处，检测产品位置的光电传感器对托盘中物品位置进行检测，当托盘到位后发出信号到PLC控制器，PLC通过光源控制器的XO发出拍照指令。当光源控制器得到拍照指令后启动相机拍摄物品图像；智能相机拍照完成后向光源控制器的YO端输出拍照完成信号。相机通过预先编写的脚本程序将采集到的图像转换成系统所需要的数字量信息，并通过以太网把识别数据发送至主控系统PLC，主控系统PLC通过数据比较将数据发送给机器人。视觉系统如图22所示。
目 录
引 言 1
一、机器人搬运工作站研究 2
（一）国内外发展现状对比 2
（二）机器人搬运工作站优点 2
二、机器人搬运工作站机构与硬件选型 3
（一）、机器人搬运工作站系统简介 3
（二）工作站硬件选型与作 6
（三）触摸屏的选型 7
（四）机器人机选型 8
三、工作站通信与功能交互 10
（一）PLC与码垛机器人、六轴机器人ModbusTcp通信 10
（二）工业视觉相机的控制 10
（三）基于ModbusTCP通信的触摸屏控制 12
（四）工作站通信流程简介图 13
四、工作站系统程序设计 15
（一）PLC 程序结构编写 15
（二）工业视觉相机程序编写 18
（三）机器人程序编写 21
五、工作站整体流程的运行介绍 23
总结 25
参考文献 26
谢辞 27
引 言
伴随着中国制造2025战略发展规划，在人口红利，人工成本上升以及制造业转型升级背景下，同时随着人民生活水平的提高，工业化的大生产要求更高的精度，更快的效率，传统的人工搬运码放已经不能满足这一要求。智能制造，产线去人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
化刺激了工业机器人行业的发展。相对于传统工业来说，工业机器人的应用解决了很多企业用人成本增加。在智能制造过程中，作为当代青少年大学生，应当充分利用在校学习的知识并且将所学知识与实践相结合，利用所学知识与实践经验进行相关设备的维修改造与创造，以此提高现有生产效率，让自己从入门到熟悉的一个了解应用过程。因此 开发编写完成一个工作站对于学习过程具有极其重要作用。
本文研究的是工业机器人搬运工作站系统设计与编程，基于PLC为整个控制中心，通过以太网通讯交互，结合视觉相机，工业机器人技术机器人搬运工作站系统设计，编程者根据加工工艺流程编写PLC控制程序，PLC的选用与所学逻辑编程课程所用的三菱编程方式相似为我国自主研发的汇川PLC，结合工业总线通信技术控制机器人等设备协调工作完成装配任务，实现工业机器人搬运工作站高效率，快速完成搬运码放任务。
一、机器人搬运工作站研究
（一）国内外发展现状对比
本文介绍的基于PLC控制的机器人搬运工作站中采用了高新技术工业搬运机器人。搬运机器人是近代自动化控制领域产生的一项高新技术，本项机器人技术涉及到多个领域如电气自动控制技术，液压技术，力学，机械结构学，传感器应用技术等一些学科技术领域。随着中国提出从中国制造到中国创造以及中国2025等一系列工业方面发展方针，我国工业生产自动化程度在不断得到增强，我国工业机器人需要数量在激增，工业机器人数量增长率远远高于世界平均增长率，是我国成为全球最大的工业机器人市场并且未来一段时间继续保持着全球最大市场地位。同时我们国家由于工业规模巨大，与西方一些欧美国家发展状况相比，我国自动化程度，工业机器人密度远远低于这些国家，日本、德国、北美这些工业发达国家分别是中国11倍、10倍、5倍，这也说明我国工业机器人拥有 极大的发展空间和需求。同时由于我们国家在工业机器人研制方面起步比较晚，工业机器人核心技术始终掌握在外企手中，我们只有不断提高我们的技术实力自身核心技术才会得到更长远的发展。
（二）机器人搬运工作站优点
目前在全世界已经具有超过15万台搬运机器人在使用，主要被广泛用于自动化生产线、机床的自动化生产线、流水线的搬运、集装箱的码垛搬运等自动搬运领域。同时已有发达国家要求超出人工搬运最大限度必须由搬运机器人完成。这些应用都是基于机器人搬运工作站的优点。
1、可以根据应有物品的传送装置特点选用和设计。
2、可以使物品准确地定位，有利于机器人抓取。
3、在物品传送过程中可以进行整理，保证搬运质量。
4、可以根据被搬运物品设计专用末端执行器。
5、提高搬运效率，节约成本。
二、机器人搬运工作站机构与硬件选型
（一）、机器人搬运工作站系统简介
本文所设计的机器人搬运工作站系统包含工业机器人系统GV搬运机器人、托盘流水线、视觉系统、码垛立体仓库控系统组成。
1、AGV搬运机器人
AGV搬运机器人是基于西门子PLC控制系统运行的一款搬运机器人，通过局域以太网系统与主控系统进行无线连接。AGV搬运机器人安装有用于操作及显示使用的触摸屏以及一个三色灯塔（AGV工作警示灯），通过PLC控制系统与托盘流水线及立体仓库码垛机器人进行实时通讯保证相互之间信息交流及数据对接。AGV搬运机器人上部为平带输送装置，采用步进电机驱动，实现与生产线及立体仓库码垛机器人对接运送货物。AGV搬运机器人采用磁导式循环线方式，行走电机采用两台带电抱闸装置的步进电机，实现差速控制将从立体仓库码垛机上取出沿铺设的磁条运行到托盘流水线。AGV搬运机器人运行时依据位于磁条上方的磁导航传感器输出信号，依靠输出的这几路信号判断磁条相对于磁导航的偏离位置自动做出调整确保沿磁条前行，据磁导条信号准确到达指定停止位置。当AGV上部输送辊道上托盘数为3时，AGV搬运机器人延时启动向托盘生产线方向运行，当卸载完成后向托盘生产线发送完成信号，并在接收到托盘生产线的应答信号后自动返回，如此自动往复运动。AGV搬运机器人直观图21所示。
图21 AGV搬运机器人直观图
视觉系统
托盘流水线将托盘传送到智能相机的拍照识别位置处，检测产品位置的光电传感器对托盘中物品位置进行检测，当托盘到位后发出信号到PLC控制器，PLC通过光源控制器的XO发出拍照指令。当光源控制器得到拍照指令后启动相机拍摄物品图像；智能相机拍照完成后向光源控制器的YO端输出拍照完成信号。相机通过预先编写的脚本程序将采集到的图像转换成系统所需要的数字量信息，并通过以太网把识别数据发送至主控系统PLC，主控系统PLC通过数据比较将数据发送给机器人。视觉系统如图22所示。
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