基于可編程控制、觸摸屏進行工業機器人生產線改造

李開陽

[摘? ? ? ? ? ?要]? 工業機器人是現代自動化生產過程中不可缺少的機械裝置，工業機器人由機械手本體（1-6軸）構成動作機構，由控制柜發出執行指令控制工業機器人本體按預先編制的程序要求執行相關動作。工業機器人在現代制造中常見的應用場景有：汽車制造業高精度焊接、電子產品（3C）打磨工藝、重型企業產品搬運碼垛等工藝生產過程。工業機器人具有操作定位精準、控制精度高、編程方式多樣化、系統集成度高的特點。可編程控制器是現代制造業中的核心控制器件，是具有數字量、模擬量輸入輸出的可編程控制器件，簡稱PLC。可根據控制設備的要求選擇不同的控制系統，可編程控制器環境適應能力強，內部載有隨機存儲器，可以記錄和計算程序執行過程中的相關數據、可以執行順序控制、復雜運算、數模轉換、定時控制、計數控制、脈沖控制等。通過對原有4套工業機器人工作站進行系統改造，實現多臺工業機器人共同配合進行生產線協同生產工作，通過前后改造可以實現學生對小型生產線的認識和理解。

[關? ? 鍵? ?詞]? 可編程序控制器;觸摸屏;工業機器人;生產線改造

[中圖分類號]? TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）21-0174-02

在《中國制造2025》的政策背景下，中國由制造大國向制造強國轉變，中國的現代制造業不斷向高集成、高精度、復雜控制工藝的方向邁進。

美的集團在2017年1月收購了德國KUKA企業，為中國工業機器人發展提供了技術支持，在2021技術保護到期后，將在佛山順德建設一個占地800畝的工業機器人本體、系統集成、周邊配套的工業園，解決國內工業機器人本體生產、控制系統集成、工業機器上、下游產業鏈的集中式配套生產，節約生產、運輸成本。

在現代制造業過程中，人力資源的高成本、不穩定性，使更多的企業愿意將高成本的人力資源用工業機器人替代，工業機器人不會因為工作難度的大小而不工作，也不會因為工作環境罷工休息。在新企業的建設過程中，工業機器人已經作為標準化生產裝置，按產品生產工藝進行工裝夾具的非標定制，最大化滿足生產工藝的不同需求。

觸摸屏是現代制造業過程中人機交互信息的傳遞設備，也可以對生產過程中的產品進行生產數量、生產工藝統計和分析，為現代化生產管理提供有效的數據支撐。

一、原工業機器人工作站

貴州裝備制造職業學院原共有4套KUKA工業機器人工作站僅為單機工作站，每套工作站工作絕對獨立，工作站之間相互不影響，工作站的控制方式為示教器在線編程方式，無離線編程功能，無可編程序控制器，工作站工作原理簡單，形式單一，基本上外圍I/O設備接入，學生學習內容單一，實驗項目少。為了與企業生產實際更接近，經過到美的集團、犇匠智能科技調研，擬對原有4套工業機器人工作站進行基于可編程控制系統的工業機器人生產線改造。

二、系統改造

（一）改造對象及改造范圍

本項目的改造對象是貴州裝備制造職業學院工業機器人實訓室的原4套工業機器人單機工作站，改造范圍是將原4套工作站全部重新組合布置，利用可編程序控制器、觸摸屏、變頻器、氣源調節閥、執行電磁閥、執行氣缸、傳感器等進行工業機器人生產線的改造，應用了多種技術知識，例如：氣動控制技術、鏈傳動技術、傳感器技術、可編程及通訊控制、變頻器等。通過對原工業機器人工作站的改造，可實現一個指尖陀螺產品的自動化生產工作。

（二）改造方案

為了與企業應用更接近，縮短改造周期和成本，結合學院實際，考慮現場安裝調試因素，制定以下改造方案。

（三）改造過程

1.更改原4套工業機器人控制系統，恢復出廠設置，按生產線控制要求進行工業機器人的I/O信號配置。

2.將上下層倍送鏈，升降輸送裝置、四導柱頂升氣缸、工位定位氣缸、電磁閥、磁性開關、開關電源、可編程序控制器、觸摸屏等設備安裝在生產線和電氣控制柜上。

3.進行控制系統編程與調試，確保工業機器人、可編程序控制器、觸摸屏實現1號工作站上料、2號工作站裝配軸承、3號工作站裝配上下蓋、4號工作站下料。

三、改造效果

對原有4套單機工業機器人工作改造后，新增可編程序控制器編程部分，學生除了能進行工業機器人編程外，還要進行PLC部分編程，大大提高了學習內容，改變以往實驗內容單一的現狀;新增人機信息交互功能，利用觸摸屏實現工業機器人動作順序的選擇，生產數量的統計功能;新增氣缸控制部分內容，提高學習范圍，以適應自動化生產線不斷變化的新要求。

四、結語

通過以上兩種不同工業機器人工作站的對比分析，我們可以清楚地看到生產線型工作站的工作內容、學習難度、編程方式遠大于單一工作站工作內容及要求，對提高生產效率、提高控制要求、提高自動化程度等多方面，工業機器人生產線改造有利于實現工業機器人專業理實一體化教學、課程教學改革的探索與研究，為深化教學改革提供可開發、可驗證的開放式實驗平臺。

參考文獻：

[1]Siemens AG ，SIMATIC ，S7—200 SMART系統手冊，A5E03822234-AE[Z].2016.

[2]威綸通，EasyBuilder Pro V5.04.01[Z].2016.