plc控制的按钮自动装配分拣线
【】随着国家提出战略发展规划，在2020年之前要将中国转变成现代化的自动化强国，之前在制造加工领域我们更多常见的是继电器、接触器控制，在智能发展的当今社会我们在自动化生产线中使用PLC作为中枢控制器，通过编写程序控制产线设备的动作，实现生产线自动化生产。本文涉及的是一种使用PLC控制四轴机器人、六轴机器人、伺服电机等设备互相配合协调工作，对三种不同颜色的按钮进行上料、组装、残次检测、分类存储, 完成一个按钮生产的全过程的设备。设备之间通过现场总线、以太网等连接方式与PLC通讯，工程师根据需要实现的流程编写PLC程序控制设备动作完成按钮的加工。通过对本设备的研究与操作大幅度提高对自动化的理解并能够将所学的专业知识融入到实践中去。
[key words]: Automation; PLC; robot; 目录
引言 2
一、设备研究 3
（一）国内外发展现状对比 3
（二）设备特点 3
二、设备系统的组成与硬件选型 3
（一）设备系统简介 3
（二）硬件选型与作用 4
三、硬件通信与功能实现 6
（一）PLC与四轴、六轴机器人ModbusTcp通信 6
（二）基于Canlink通信的伺服电动机控制 7
（三）基于ModbusTCP通信的触摸屏控制 8
四、基于视觉检测的按钮分类存储 8
五、自动按钮装配生产线的综合应用 11
（一）I/O点与存储分配地址 11
（二）PLC程序结构 12
（三）转盘程序编写 12
（四）设备流程编写 14
六、设备整体流程的运行与节能效率的提高 15
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
引言
中国制造2025这是国家近几年提出的一个发展计划与目标，衡量一个国家发达程度不仅从经济总量上与国际水平比肩，社会制造的自动化程度也是检验的一个重要标准。国家未来发展的希望是青少年大学生，因此教书育人，使青年人在校学习到理论知识并且将知识与实践相结合才能融会贯通为社会发展做出贡献。在学校中学习需要一个顺序渐进的过程，学习
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
的设备需要与所学的知识相贴切，起到一个从入门到熟悉的作用。企业中实际投入使用的生产线往往涉及到的专业知识较多、笼统、深奥，因此开发出一款平台级的小型生产线对于入门学习来说是重要且有效的。
本文设计研究出一款基于PLC控制的并结合当下热门的工业机器人技术的平台级按钮自动装配生产线，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，本文首先对生产线做概述、简介并着重介绍了系统的实现过程。
一、设备研究
（一）国内外发展现状对比
本文涉及的基于PLC控制的机器人按钮自动装配生产线上应用了高新技术机器人，随着国家相关政策的出台和对该产业的大力支持，从2010年起我国工业机器人需求激增，年增长率远高于世界平准水平并在2013年超越日本成为全球最大的工业机器人市场，并且此后一直保持全球最大市场地位。然而对比发达国家发展现状，中国机器人密度还是很低，日本密度是中国11倍、德国10倍、北美5倍，这意味着我国未来市场还有极大的发展空间。在产业发展方面我的机器人公司对于国外企业相比核心技术弱因此屡屡被压制，因此提高我们的技术实力是关键！
（二）设备特点
1、操作简便、直观，容易将所学知识与实践相结合，使用7寸的工业触摸屏，在触摸屏上实现硬件的控制操作并且可以实时监控运行中的设备状况，缩短了学生从教室到工业现场的过度和适应时间。
2、具有安全保护功能：采用工业级安全光幕，同时配备相应漏电、过载以及短路保护装置，在遇到突发状况是可以有效保护使用者的安全。
3、结构紧凑，运动设备都安装在实训平台上，控制部分则安装在网孔板并且安置子啊平台下方节省空间、方便学习。
4、设备新异、开放性强，可以根据自己的实际使用需要方便快速的更换主要设备，并且可以通过现场总线实现第三方设备的挂接。
二、设备系统的组成与硬件选型
（一）设备系统简介
本文涉及的自动化平台是基于PLC控制的按钮自动装配分拣实训平台由实训台、按钮零件库、SCARA工业机器人单元、环形装配检测机构、工业机器人装配分拣单元、视觉检测装置、零件成品库等组成。
该平台的主要任务时实现SCARA四轴工业机器人从零件库中抓取对应的红色、黄色或蓝色按钮盖及其他按钮组装部件，并将组装部件放置在环形装配检测机构的固定位置（按钮盖的颜色摆放顺序随意），然后装配检测机构顺时针旋转180度，到达装配工位，六轴工业机器人对按钮进行装配，等待组装完成后装配检测机构对按钮上电并启动视觉拍照系统检测按钮是否装配成功并识别判断当前装配按钮的颜色，工业机器人根据视觉相机的数据对按钮进行分类。从而将成品搬运到成品库中，对于不合格的工件则丢弃到废料盒中。设备直观图21所示
图21 设备直观图
（二）硬件选型与作用
1、零件库
零件库主要由储料台、安装支架、按钮底座、按钮盖、按钮指示灯等组成，其实生产线的开端，为零件提供放置平台，九宫格条理化设计，便于规划机器人运动轨迹提高工作效率。零件库如图21所示
图21 零件库
2、SCARA机器人
此款机器人为栋梁生产的四轴机器人，也称为直角圆柱机器人，具有四个旋转轴并且四轴可以在垂直平面内上下移动或围绕其垂直轴旋转，其独特的设计使机械手具有很强的刚性，它的优点是可以从事高速和高重复性的工作，其重复定位精度很高。相比于六轴机器人其缺点是具有较少的行动自由度。SCARA机器人如图22所示
图22 四轴机器人
3、环形装配检测机构
其主要由安装支架、转盘、电磁阀控制的气动夹爪、伺服电机、谐波减速机组成，它主要负责接收来自四轴机器人的按钮零件，将零件运送到装配工位，同时把相关零件用夹爪牢牢夹紧防止在装配运动的过程中发生位移。每个按钮底座后面都配备24电源，用于在按钮装配完成后用于检测其质量。环形装配检测机构如图23所示
图23 环形装配检测机构 图24 六轴工业机器人
4、六轴工业机器人装配分拣单元
工业机器人装配分拣单元由栋梁六关节工业机器人、气动夹爪等组成，此机器人重复定位精度较高为正负0.02mm,可以满足按钮的装配工作。与四轴机器人相比其拥有更多的关节意味着可以从工作台上拿起任意朝向的零部件并以任意的姿态放入零件库（六轴机器人需要进行装配其中最后一个步骤为按钮帽装配需要机器人向下使用一定的力，此步骤如果使用四轴机器人周而复始会降低机器人四轴丝杆的重复定位精度）。六轴工业机器人如图24所示
5、视觉检测装置
此装置主要由安装支架、智能相机、摄像头、控制器、光源等组结构成，可与PLC完成基于网口和串口的通信，如ModbusRTU、ModbusTCP等。视觉检测装置可由PLC控制通过摄像头检测按钮装配质量和颜色，并在PLC中对颜色进行处理分类最后把结果送至六轴机器人，由其按钮程序把按钮分类码放入库。
[key words]: Automation; PLC; robot; 目录
引言 2
一、设备研究 3
（一）国内外发展现状对比 3
（二）设备特点 3
二、设备系统的组成与硬件选型 3
（一）设备系统简介 3
（二）硬件选型与作用 4
三、硬件通信与功能实现 6
（一）PLC与四轴、六轴机器人ModbusTcp通信 6
（二）基于Canlink通信的伺服电动机控制 7
（三）基于ModbusTCP通信的触摸屏控制 8
四、基于视觉检测的按钮分类存储 8
五、自动按钮装配生产线的综合应用 11
（一）I/O点与存储分配地址 11
（二）PLC程序结构 12
（三）转盘程序编写 12
（四）设备流程编写 14
六、设备整体流程的运行与节能效率的提高 15
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
引言
中国制造2025这是国家近几年提出的一个发展计划与目标，衡量一个国家发达程度不仅从经济总量上与国际水平比肩，社会制造的自动化程度也是检验的一个重要标准。国家未来发展的希望是青少年大学生，因此教书育人，使青年人在校学习到理论知识并且将知识与实践相结合才能融会贯通为社会发展做出贡献。在学校中学习需要一个顺序渐进的过程，学习
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
的设备需要与所学的知识相贴切，起到一个从入门到熟悉的作用。企业中实际投入使用的生产线往往涉及到的专业知识较多、笼统、深奥，因此开发出一款平台级的小型生产线对于入门学习来说是重要且有效的。
本文设计研究出一款基于PLC控制的并结合当下热门的工业机器人技术的平台级按钮自动装配生产线，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，本文首先对生产线做概述、简介并着重介绍了系统的实现过程。
一、设备研究
（一）国内外发展现状对比
本文涉及的基于PLC控制的机器人按钮自动装配生产线上应用了高新技术机器人，随着国家相关政策的出台和对该产业的大力支持，从2010年起我国工业机器人需求激增，年增长率远高于世界平准水平并在2013年超越日本成为全球最大的工业机器人市场，并且此后一直保持全球最大市场地位。然而对比发达国家发展现状，中国机器人密度还是很低，日本密度是中国11倍、德国10倍、北美5倍，这意味着我国未来市场还有极大的发展空间。在产业发展方面我的机器人公司对于国外企业相比核心技术弱因此屡屡被压制，因此提高我们的技术实力是关键！
（二）设备特点
1、操作简便、直观，容易将所学知识与实践相结合，使用7寸的工业触摸屏，在触摸屏上实现硬件的控制操作并且可以实时监控运行中的设备状况，缩短了学生从教室到工业现场的过度和适应时间。
2、具有安全保护功能：采用工业级安全光幕，同时配备相应漏电、过载以及短路保护装置，在遇到突发状况是可以有效保护使用者的安全。
3、结构紧凑，运动设备都安装在实训平台上，控制部分则安装在网孔板并且安置子啊平台下方节省空间、方便学习。
4、设备新异、开放性强，可以根据自己的实际使用需要方便快速的更换主要设备，并且可以通过现场总线实现第三方设备的挂接。
二、设备系统的组成与硬件选型
（一）设备系统简介
本文涉及的自动化平台是基于PLC控制的按钮自动装配分拣实训平台由实训台、按钮零件库、SCARA工业机器人单元、环形装配检测机构、工业机器人装配分拣单元、视觉检测装置、零件成品库等组成。
该平台的主要任务时实现SCARA四轴工业机器人从零件库中抓取对应的红色、黄色或蓝色按钮盖及其他按钮组装部件，并将组装部件放置在环形装配检测机构的固定位置（按钮盖的颜色摆放顺序随意），然后装配检测机构顺时针旋转180度，到达装配工位，六轴工业机器人对按钮进行装配，等待组装完成后装配检测机构对按钮上电并启动视觉拍照系统检测按钮是否装配成功并识别判断当前装配按钮的颜色，工业机器人根据视觉相机的数据对按钮进行分类。从而将成品搬运到成品库中，对于不合格的工件则丢弃到废料盒中。设备直观图21所示
图21 设备直观图
（二）硬件选型与作用
1、零件库
零件库主要由储料台、安装支架、按钮底座、按钮盖、按钮指示灯等组成，其实生产线的开端，为零件提供放置平台，九宫格条理化设计，便于规划机器人运动轨迹提高工作效率。零件库如图21所示
图21 零件库
2、SCARA机器人
此款机器人为栋梁生产的四轴机器人，也称为直角圆柱机器人，具有四个旋转轴并且四轴可以在垂直平面内上下移动或围绕其垂直轴旋转，其独特的设计使机械手具有很强的刚性，它的优点是可以从事高速和高重复性的工作，其重复定位精度很高。相比于六轴机器人其缺点是具有较少的行动自由度。SCARA机器人如图22所示
图22 四轴机器人
3、环形装配检测机构
其主要由安装支架、转盘、电磁阀控制的气动夹爪、伺服电机、谐波减速机组成，它主要负责接收来自四轴机器人的按钮零件，将零件运送到装配工位，同时把相关零件用夹爪牢牢夹紧防止在装配运动的过程中发生位移。每个按钮底座后面都配备24电源，用于在按钮装配完成后用于检测其质量。环形装配检测机构如图23所示
图23 环形装配检测机构 图24 六轴工业机器人
4、六轴工业机器人装配分拣单元
工业机器人装配分拣单元由栋梁六关节工业机器人、气动夹爪等组成，此机器人重复定位精度较高为正负0.02mm,可以满足按钮的装配工作。与四轴机器人相比其拥有更多的关节意味着可以从工作台上拿起任意朝向的零部件并以任意的姿态放入零件库（六轴机器人需要进行装配其中最后一个步骤为按钮帽装配需要机器人向下使用一定的力，此步骤如果使用四轴机器人周而复始会降低机器人四轴丝杆的重复定位精度）。六轴工业机器人如图24所示
5、视觉检测装置
此装置主要由安装支架、智能相机、摄像头、控制器、光源等组结构成，可与PLC完成基于网口和串口的通信，如ModbusRTU、ModbusTCP等。视觉检测装置可由PLC控制通过摄像头检测按钮装配质量和颜色，并在PLC中对颜色进行处理分类最后把结果送至六轴机器人，由其按钮程序把按钮分类码放入库。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2817.html
