plc焊接机器人系统控制及调试
目录
引言 1
一、焊接工作站的概述 2
（一）焊接工作站的介绍 2
（二）本次设计的主要研究内容及意义 3
二、焊接机器人的介绍 3
（一）焊接机器人概况 3
（二）焊接机器人的组成 4
（三）焊接机器人的工作原理 4
（四）焊接机器人的应用 4
三、PLC控制器简介 4
（一）PLC在焊接工作站作用 4
（二）PLC的分类 5
（三）PLC型号的选择 5
（四）PLC程序的设计 5
四、系统调试及结果 8
（一）软硬件调试难点 8
（二）仿真结果 8
结论 10
致谢 11
参考文献 12
附录 13
引言
当今机器人是常用的一种工业机械运用。在这个自动化的时代里，有些控制目标经常出现。随着工业自动化不断地发展，机器人自动化生产这项技术已经在工业自动化领域内飞速地发展。机器人的运用已经走向了各个行业，像焊接，物流，机械加工，喷漆等。特别是在生产环境恶劣（高温低温、有毒、高辐射等）的地方会大规模的使用机器人进行生产，从而不会对人有坏的影响。机器人在这种类似的情况下展现了很大的作用，给生产者带来了很大的便利的同时加快了生产速度提升了生产质量，从而得到了国内外各大公司的支持。
PLC（可编程控制器）是针对特殊环境和特殊条件下设定的机械装置。一般在没有外部轴控制模块的焊接机器人用PLC控制系统，通过PLC对焊接工装的执行机构（夹具的松开夹紧以及松开夹紧的顺序）进行控制，同时将控制信号反馈给焊接机器人，PLC与伺服执行机构，以及与焊接机器人之间，通过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
焊接机器人的示教编程进行良好的通信，最终完成多工位，高效率的自动焊接。
一、焊接工作站的概述
（一）焊接工作站的介绍
焊接工作站是焊接整个生产线中最重要的组成部分。焊接工作站的正常运行需要机器人本体（图1-4）、系统控制柜（图1-5）、焊接工装（图1-2）、焊机（图1-1）、稳压器（图1-3）等硬件的支持。在整个焊接工作站中系统控制柜中的PLC是控制工作站正常工作的必备条件。通过PLC来控制其中的焊接机器人工作生产，并使焊机提供给焊接机器人输出。焊接工作站在自动化生产中起核心作用，可以说没有焊接工作站就不能做到焊接的自动化生产。当然焊接机器人也是必不可少的。
图1-1 焊机 图1-2 焊接工装
图1-3 稳压器 图1-4机器人本体
图1-5 系统控制柜
（二）本次设计的主要研究内容及意义
焊接机器人是一种典型的工业机器人，在工业现场有着广泛的应用，通过该系列教学机器人从而来控制焊接机器人工作站内自动化生产的运作。结构紧凑，工作范围大，具有很好的安全防范。
关于设计是用PLC控制焊接机器人工作站实现自动化生产，关于控制系用软件的设计主要是编写PLC程序，即将焊接机器人，信号灯塔，夹具，转台，触摸屏一步步转化控制，从而实现用触摸屏控制焊房内焊接机器人进行自动化生产。本次设计采取PLC编程，编写是运用GX-Developer编程软件，此软件支持三菱FX系列的PLC。
二、焊接机器人的介绍
（一）焊接机器人概况
世界上第一台机器人UNIMATE于1959年在美国诞生，通过很长一段时间的发展，机器人的使用历经了三种不同的时代：第一代是示教再现型机器人、第二代是具有感知能力的机器人、第三代是智能型机器人。本设计运用的是第一代示教再现型机器人。[1]
焊接机器人就是焊接生产过程中替焊工进行焊接的工业机器人。早期的焊接机器人缺乏记忆功能，焊接路径和参数要根据实际作业条件提前设置，工作时有很大缺陷。[2]现在计算机控制技术及网络控制技术在飞快发展，焊接机器人也开始从单机示教再现型向以智能化为核心的多传感器、智能化的柔性加工方向拓展。
焊接机器人在焊接生产中发挥了重要的作用。使得生产质量越来越好，生产效率越来越高。最近几年，焊接机器人在焊缝跟踪、信息传感、离线编程与路径规划、智能控制、电源技术、仿真技术、焊接工艺方法、遥控焊接技术等方面加大了研究力度，也得到了显著的效果。随着技术的发展，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提升，劳动力成本不断上升，使得焊接机器人的发展之路越来越明确。[3]如今随着人们开始要求自动化程度要高，加工手段要提升，产品质量要提升，这都说明了机器人自动化的运用越来越广泛。
（二）焊接机器人的组成
焊接机器人工作站是机器人和焊接设备两部分组成的。机器人通过机器人本身和系统控制柜分别控制。[4]弧焊机器人的焊接设备有焊接电源，送丝机，焊枪，系统控制柜。同时焊接机器人需要传感系统来进行检测。
如今焊接机器人基本上都是关节机器人，基本都是6个轴。1、2、3轴可以把末端工具放到不同的位置，4、5、6轴来控制各种不同的姿态。[5]焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式：一种为平行四边形结构，一种为侧置式（摆式）结构。侧置式（摆式）结构的主要优点是活动范围大，使机器人的工作空间几乎可以达到球体。平行四边形机器人是通过一根拉杆驱动的。这种结构适用于各种机器人。现在点焊机器人大多选用平行四边形结构形式的机器人。[6]
（三）焊接机器人的工作原理
控制柜中的计算机系统是控制焊接机器人工作站正常运行的主要控制方法。在复杂的焊接工艺和多样性的焊接环境下，应该有适当的焊接路径和焊接参数。使用计算机控制系统将焊缝运动的路径进行规划，同时调整焊枪的姿态达到正确的焊接方法。这样才能使焊接节拍变得最优化，使得生产的效率更高。
（四）焊接机器人的应用
我国焊接机器人的应用在汽车、工程机械、铁路机车等各个行业。汽车是焊接机器人的最大用户和最早的用户。[7]在汽车制造以及汽车零部件的制造是现汽车服务于焊接机器人的主要产业。在汽车行业中，比较常见的是点焊和弧焊，而其他行业大都是以弧焊机器人为主。20世纪90年代以来，先进技术、生产设备及工艺装备的引进使我国的汽车制造水平讯速提高到规模化生产，国外焊接机器人大量进入中国。[8]我国的焊接装备水平、前后道工序设备的制造水平及系统集成能力与国外仍然存在很大差距。
三、PLC控制器简介
(一)PLC在焊接工作站作用
PLC顺应了工业自动化的客观要求，而且PLC像计算机一样灵活、方便地运行。[9]在整个焊接工作站中有很多地方都需要控制系统进行控制，当你改变了任何一个都会产生一些连锁的问题，所以我们需要对它们进行统一的控制，这就需要使用一种像计算机一样可以对他们进行整体控制的方法，PLC就是这样的一种可以对整个焊接工作站进行控制的控制器。它可以较好地解决工业控制领域中出现的大多数问题。
引言 1
一、焊接工作站的概述 2
（一）焊接工作站的介绍 2
（二）本次设计的主要研究内容及意义 3
二、焊接机器人的介绍 3
（一）焊接机器人概况 3
（二）焊接机器人的组成 4
（三）焊接机器人的工作原理 4
（四）焊接机器人的应用 4
三、PLC控制器简介 4
（一）PLC在焊接工作站作用 4
（二）PLC的分类 5
（三）PLC型号的选择 5
（四）PLC程序的设计 5
四、系统调试及结果 8
（一）软硬件调试难点 8
（二）仿真结果 8
结论 10
致谢 11
参考文献 12
附录 13
引言
当今机器人是常用的一种工业机械运用。在这个自动化的时代里，有些控制目标经常出现。随着工业自动化不断地发展，机器人自动化生产这项技术已经在工业自动化领域内飞速地发展。机器人的运用已经走向了各个行业，像焊接，物流，机械加工，喷漆等。特别是在生产环境恶劣（高温低温、有毒、高辐射等）的地方会大规模的使用机器人进行生产，从而不会对人有坏的影响。机器人在这种类似的情况下展现了很大的作用，给生产者带来了很大的便利的同时加快了生产速度提升了生产质量，从而得到了国内外各大公司的支持。
PLC（可编程控制器）是针对特殊环境和特殊条件下设定的机械装置。一般在没有外部轴控制模块的焊接机器人用PLC控制系统，通过PLC对焊接工装的执行机构（夹具的松开夹紧以及松开夹紧的顺序）进行控制，同时将控制信号反馈给焊接机器人，PLC与伺服执行机构，以及与焊接机器人之间，通过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
焊接机器人的示教编程进行良好的通信，最终完成多工位，高效率的自动焊接。
一、焊接工作站的概述
（一）焊接工作站的介绍
焊接工作站是焊接整个生产线中最重要的组成部分。焊接工作站的正常运行需要机器人本体（图1-4）、系统控制柜（图1-5）、焊接工装（图1-2）、焊机（图1-1）、稳压器（图1-3）等硬件的支持。在整个焊接工作站中系统控制柜中的PLC是控制工作站正常工作的必备条件。通过PLC来控制其中的焊接机器人工作生产，并使焊机提供给焊接机器人输出。焊接工作站在自动化生产中起核心作用，可以说没有焊接工作站就不能做到焊接的自动化生产。当然焊接机器人也是必不可少的。
图1-1 焊机 图1-2 焊接工装
图1-3 稳压器 图1-4机器人本体
图1-5 系统控制柜
（二）本次设计的主要研究内容及意义
焊接机器人是一种典型的工业机器人，在工业现场有着广泛的应用，通过该系列教学机器人从而来控制焊接机器人工作站内自动化生产的运作。结构紧凑，工作范围大，具有很好的安全防范。
关于设计是用PLC控制焊接机器人工作站实现自动化生产，关于控制系用软件的设计主要是编写PLC程序，即将焊接机器人，信号灯塔，夹具，转台，触摸屏一步步转化控制，从而实现用触摸屏控制焊房内焊接机器人进行自动化生产。本次设计采取PLC编程，编写是运用GX-Developer编程软件，此软件支持三菱FX系列的PLC。
二、焊接机器人的介绍
（一）焊接机器人概况
世界上第一台机器人UNIMATE于1959年在美国诞生，通过很长一段时间的发展，机器人的使用历经了三种不同的时代：第一代是示教再现型机器人、第二代是具有感知能力的机器人、第三代是智能型机器人。本设计运用的是第一代示教再现型机器人。[1]
焊接机器人就是焊接生产过程中替焊工进行焊接的工业机器人。早期的焊接机器人缺乏记忆功能，焊接路径和参数要根据实际作业条件提前设置，工作时有很大缺陷。[2]现在计算机控制技术及网络控制技术在飞快发展，焊接机器人也开始从单机示教再现型向以智能化为核心的多传感器、智能化的柔性加工方向拓展。
焊接机器人在焊接生产中发挥了重要的作用。使得生产质量越来越好，生产效率越来越高。最近几年，焊接机器人在焊缝跟踪、信息传感、离线编程与路径规划、智能控制、电源技术、仿真技术、焊接工艺方法、遥控焊接技术等方面加大了研究力度，也得到了显著的效果。随着技术的发展，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提升，劳动力成本不断上升，使得焊接机器人的发展之路越来越明确。[3]如今随着人们开始要求自动化程度要高，加工手段要提升，产品质量要提升，这都说明了机器人自动化的运用越来越广泛。
（二）焊接机器人的组成
焊接机器人工作站是机器人和焊接设备两部分组成的。机器人通过机器人本身和系统控制柜分别控制。[4]弧焊机器人的焊接设备有焊接电源，送丝机，焊枪，系统控制柜。同时焊接机器人需要传感系统来进行检测。
如今焊接机器人基本上都是关节机器人，基本都是6个轴。1、2、3轴可以把末端工具放到不同的位置，4、5、6轴来控制各种不同的姿态。[5]焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式：一种为平行四边形结构，一种为侧置式（摆式）结构。侧置式（摆式）结构的主要优点是活动范围大，使机器人的工作空间几乎可以达到球体。平行四边形机器人是通过一根拉杆驱动的。这种结构适用于各种机器人。现在点焊机器人大多选用平行四边形结构形式的机器人。[6]
（三）焊接机器人的工作原理
控制柜中的计算机系统是控制焊接机器人工作站正常运行的主要控制方法。在复杂的焊接工艺和多样性的焊接环境下，应该有适当的焊接路径和焊接参数。使用计算机控制系统将焊缝运动的路径进行规划，同时调整焊枪的姿态达到正确的焊接方法。这样才能使焊接节拍变得最优化，使得生产的效率更高。
（四）焊接机器人的应用
我国焊接机器人的应用在汽车、工程机械、铁路机车等各个行业。汽车是焊接机器人的最大用户和最早的用户。[7]在汽车制造以及汽车零部件的制造是现汽车服务于焊接机器人的主要产业。在汽车行业中，比较常见的是点焊和弧焊，而其他行业大都是以弧焊机器人为主。20世纪90年代以来，先进技术、生产设备及工艺装备的引进使我国的汽车制造水平讯速提高到规模化生产，国外焊接机器人大量进入中国。[8]我国的焊接装备水平、前后道工序设备的制造水平及系统集成能力与国外仍然存在很大差距。
三、PLC控制器简介
(一)PLC在焊接工作站作用
PLC顺应了工业自动化的客观要求，而且PLC像计算机一样灵活、方便地运行。[9]在整个焊接工作站中有很多地方都需要控制系统进行控制，当你改变了任何一个都会产生一些连锁的问题，所以我们需要对它们进行统一的控制，这就需要使用一种像计算机一样可以对他们进行整体控制的方法，PLC就是这样的一种可以对整个焊接工作站进行控制的控制器。它可以较好地解决工业控制领域中出现的大多数问题。
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