機器人自動涂膠的應用

胡光凱

【摘要】本文介紹了機器人在涂膠系統的應用，重點闡述了控制系統的構成，機器人和PLC系統通信方式，I/O配置方法，對一些關鍵交換信號和PLC邏輯控制結構做了詳細的說明，展示了機器人在現代控制領域應用給生產帶來的效率和穩定。

【關鍵詞】PLC;機器人;自動控制

引言

汽車風擋玻璃作為汽車的一個重要部件，如果采用人工涂膠或自動化程度很低的作業設備，勞動強度大、涂敷均勻性一致性差，影響整車質量。因此，采用自動化作業線或工作站將成為一種必然的趨勢。目前，國內汽車風擋玻璃涂膠作業自動化裝備中應用較多的是機器人涂膠工作站，能夠精確地控制玻璃黑膠流量，進行各種復雜形狀玻璃和空間位置快速而穩定的涂膠。

本文介紹FANUC機器人和AB PLC實現的自動涂膠系統工作原理。

一、機器人自動涂膠系統的結構

主要由機器人系統，PLC控制系統，玻璃上料臺，涂膠機構，玻璃下料臺，供膠泵系以及其它輔助裝置等構成。

（一）機器人系統

采用的是6軸的FANUC R2000iB-210F，第7軸用于涂膠控制，抓手部分是靠真空吸盤抓取玻璃，機器人可負重210Kg，完全滿足現場要求。

（二）PLC控制系統

包含一臺AB1756-L61可編程控制器，一個以太網模塊，一個機器人專用的以太網模塊，一個Device Net模塊，多個輸入輸出模塊和一臺AB PANELVIEW 1250觸摸屏HMI，PLC完成機器人的程序控制和信號采集，HMI完成顯示和控制管理功能。

（三）玻璃上料臺

主要由A/B兩面夾緊機械結構組成，通過AB Powerflex700變頻器控制電機正反轉轉動進行兩面的切換，玻璃放在上料臺上由氣缸夾緊固定，并通過光柵尺識別玻璃類型，便于機器人選取不同軌跡。

（四）涂膠機構

由機器人第7軸電機，膠頭，供膠閥，翻轉氣缸，風刀以及膠管等組成。第7軸電機主要配合涂膠，旋轉膠頭完成不同軌跡，翻轉氣缸上下翻轉便于風刀清潔膠頭。

（五）玻璃下料臺

由吸盤結構和翻轉機構組成，當玻璃放到下料臺上，機器人上玻璃被是放到下料臺吸盤機構上，真空吸附玻璃，再翻轉，便于人工取料。

（六）供膠泵系統

由兩個高壓泵，一個齒輪泵，一套加熱系統，膠管以及膠站控制系統組成。

二、機器人自動涂膠系統網絡架構

上層網絡使用的是工業以太網，用于PLC，觸摸屏HMI和工廠上位機進行數據交換：PLC和機器人之間通信也是采用以太網，提高了傳輸速率和控制的穩定性：PLC與其它分站是基于DeviceNet現場總線的工業過程控制局域網。

三、軟件程序結構設計

（一）機器人Ethernet/IP設置和I/O設置

FANUC機器人Ethernet/IP機架號為89插槽編號為設定畫面的連接號，可分配的I/O點數即機器人支持的最多點數，掃描適配器也可支持模擬量I/0。

（二）PLC中的Ethernet/IP設置和I/O設置

在AB PLC中機器人專用以太網模塊中設置名稱，IP地址，輸入輸出對應編號以及大小相關信息，

（三）PLC與機器人主要I/0對應關系

1.機器人輸入信號定義

DI[01]IMSTP急停輸入信號，是軟件為緊急停機定義的。DI[02]Hold暫停輸入信號，指一個來自外部設備的臨時停機。DI[03]sFSPD安全護欄輸入信號，當安全護欄門打開，安全速度信號會臨時停止機器人。DI[05]RESET復位輸入信號，用于消除報警，DI[06]START遠程程序重新啟動輸入信號，是一個外部啟動信號。DI[12]DI[16]用于PLC通知機器人選擇Style程序使用，是一組二進制程序信號。

2.機器人輸出信號定義

DO[1]Cmd enable使能輸出信號，當遠程、操作使能、處于連續操作模式，非單步模式條件滿足時，輸入接收使能信號。DO[2]System Yeadv當伺服系統動力打開時System Yeadv信號輸出。DO[3]Prg running程序運行時輸出該信號。DO[4]Prg paused程序臨時停止等待重新啟動時，輸出Prg pause信號。DO[5]Motionheld暫停反饋輸出信號，當保持鍵HOLD按下或HOLD信號輸入時，輸出HOLD信號。當松開保持鍵（HOLD）時，不輸出HOLD信號。DO[6]Fault當系統產生警報時，輸出Fault信號。DO[8]TPenabled當教導盒的使能開關為開時，輸出TP enabled信號。DO[9]At Home該信號指出機器人在原位，可以開始自動運行。DO[12]DO[16]機器人程序號輸出信號。

3.程序邏輯控制

本系統有三種工作模式：手動、自動和維護。手動用于系統調試，在手動模式下，維修人員可針對不同玻璃進行示教編程，同時可進行手動操作上料夾緊，轉臺旋轉，風刀清潔，下料臺翻轉，吸真空，故障處理等動作：在自動狀態下檢測各個分系統的狀態正常后，系統開始自動運行：維護模式也是用于手動操作，維修人員可以忽略一些條件操作設備，比如安全條件，因此，必須是具備高水平的維修人員才可使用此模式。

四、結束語

整個系統采用了目前主流的工業以太網和Device net，極大的降低了設備設計成本和時間，還提高了設備的穩定性。本系統兼容性較好，對應不同形狀的玻璃，只需修改PLC相應程序和示教機器人軌跡即可滿足涂膠需求。該系統已在多個汽車廠應用。由此還能預見，隨著生產線自動化的不斷的提高，人工成本不斷上升以及對企業對產品質量的要求越來越高，機器人逐步替代人工勢在必行。