基于PLC控制的機(jī)器人座椅下線系統(tǒng)綜述

李銘

摘 要 隨著智能制造技術(shù)水平不斷提高，越來越多的行業(yè)采用機(jī)器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作。而隨著機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，其功能也越來越強(qiáng)大，但同時價格也越來越經(jīng)濟(jì)。而機(jī)器人相比于人的優(yōu)勢不言而喻，只要按時按規(guī)定保養(yǎng)，它可以不間斷的工作，工作效率非常高。可以千篇一律不知疲倦的執(zhí)行重復(fù)的動作，又可以達(dá)到驚人的重復(fù)精度。這是傳統(tǒng)人工無法比擬的。

關(guān)鍵詞 機(jī)器人;座椅下線;重復(fù)精度

工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。隨著機(jī)器人行業(yè)的迅猛發(fā)展，圍繞機(jī)器人也形成了一定的產(chǎn)業(yè)，而隨著這些輔助產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，機(jī)器人不再局限于執(zhí)行固定軌跡路徑，根據(jù)輔助傳感器可以靈活判斷去調(diào)整路徑。機(jī)器人可以執(zhí)行一些非固定位置固定尺寸的任務(wù)工作。這也直接導(dǎo)致了機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣。

1汽車座椅生產(chǎn)制造概況

汽車座椅簡介，汽車座椅在生產(chǎn)制造過程中分為前排座椅，后排座椅，其中前排座椅又分為司機(jī)座椅和副司機(jī)座椅。而由于正副司機(jī)座椅差異化比較小，主要差別在于配置及裝配對稱性上，所以裝配座椅的載體托盤是一致的，在產(chǎn)量小的車型座椅可以采用正副司機(jī)共線生產(chǎn)，而產(chǎn)量大的車型座椅由于節(jié)拍要求勢必要分線生產(chǎn)甚至于多線同時生產(chǎn)。而由于座椅顏色及配置的不同，在分線生產(chǎn)時必然要面對一個匹配的問題，同一臺車的整套座椅要裝到同一個座椅器具里，然后發(fā)運(yùn)到主機(jī)廠去裝配到汽車?yán)铩Ｈ绻ヅ溴e誤有可能會導(dǎo)致不同配置要求的座椅裝配到錯誤的車型里。而傳統(tǒng)人工下線座椅時，對于座椅成套的匹配是單純基于人工識別訂單號，即人眼識別。而人工肉眼識別的主要弊端在于容易出錯，而且效率十分低下[1]。

2基于PLC的機(jī)器人座椅下線方案流程

本系統(tǒng)基于正副司機(jī)座椅分別在兩條相鄰的生產(chǎn)線上裝配制造，下線處相鄰但不相通。目前幾乎所有的座椅生產(chǎn)時都會有特定的條碼信息，用來追溯以及排序生產(chǎn)。而使用讀碼器來通過讀碼獲取訂單號準(zhǔn)確率可以達(dá)到百分之百，然后再通過訂單號來判斷正副司機(jī)座椅是否為一套，如果為同一臺套座椅則啟動機(jī)器人搬運(yùn)座椅下線，使其搬運(yùn)到同一個器具內(nèi)。絕大多數(shù)情況下，正副司機(jī)座椅是同步生產(chǎn)的，正常情況下也會同步運(yùn)行到下線工位。但由于偶爾可能會在裝配過程中個別座椅出現(xiàn)異常情況，例如座椅蒙皮劃傷或者裝配零配件出現(xiàn)異常，這個時候?yàn)榱吮ＷC生產(chǎn)的連續(xù)而不影響后續(xù)生產(chǎn)，需要將此問題座椅放行到返修段，在返修段對其進(jìn)行修整或更換，但這樣就會出現(xiàn)到達(dá)下線工位的座椅不是成對的，而是錯開一個，如果不是同一臺套座椅，則將訂單號小的座椅搬運(yùn)到緩存皮帶線上，直至下一對到達(dá)下線工位的正副司機(jī)座椅正好是成套的為止，依此類推。

該系統(tǒng)作為一個相對獨(dú)立的工作站，控制核心為西門子PLC CPU1214C，它有profinet網(wǎng)絡(luò)接口可以擴(kuò)展RS232接口等。觸摸操作屏為西門子KTP700，由于需要與MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）頻繁進(jìn)行數(shù)據(jù)交換故此加入了一臺上位機(jī)，機(jī)器人品牌為發(fā)那科，型號為R-2000IC/210F。二維碼讀取器為康耐視Q150M系列。PLC與機(jī)器人以及觸摸屏之間的通訊采用profinet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。生產(chǎn)正副司機(jī)座椅的生產(chǎn)線與該系統(tǒng)的通訊由于點(diǎn)位不多故采用IO硬件通訊。該系統(tǒng)的主要任務(wù)是將司機(jī)座椅和副司機(jī)座椅匹配成對，然后分別放在同一個器具內(nèi)等待發(fā)運(yùn)。

系統(tǒng)從座椅條碼識別開始，當(dāng)司機(jī)座椅到達(dá)下線工位時，托盤定位機(jī)構(gòu)夾緊托盤，通過下線升降機(jī)處的固定位置的條碼讀取器讀取條碼信息1，當(dāng)副司機(jī)座椅到達(dá)下線工位時，通過下線升降機(jī)處的固定位置的條碼讀取器讀取條碼信息2，把信息傳給機(jī)器人PLC，PLC讀取條碼信息后傳送給上位機(jī)，上位機(jī)系統(tǒng)在MES數(shù)據(jù)庫中掃描，然后比對兩個信息，判刑條碼規(guī)則，判斷在搬運(yùn)工位的兩個座椅是否為同臺。如果為同一臺套座椅的訂單號則再將信息傳給PLC，PLC分別啟動機(jī)器人正副司機(jī)抓取程序搬運(yùn)兩個座椅到發(fā)運(yùn)線處的同一個空器具內(nèi)，一個器具里最終必須存放同一臺套的正副司機(jī)兩個座椅。上位機(jī)系統(tǒng)判斷座椅如果為不同臺套，MES分別確定與此正副司機(jī)座椅同臺套的座椅是否已經(jīng)下線，如果未下線，即當(dāng)前序列號的兩個座椅的正副司機(jī)座椅都在生產(chǎn)線上，則把順序號靠前的即訂單號小的座椅放到緩存皮帶線上。另一個訂單號較大的座椅不搬運(yùn)，待下一個座椅來補(bǔ)位，再判斷。

上位機(jī)系統(tǒng)判斷座椅如果為不同臺套，并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)前序列號的某個座椅只有一個在生產(chǎn)線上，即與其同臺套的另一個座椅已經(jīng)提前下線，如果已經(jīng)提前下線的座椅為副司機(jī)座椅，則把此司機(jī)座椅搬運(yùn)到發(fā)運(yùn)線的一個空器具上的司機(jī)位置，然后此器具放行，放到指定位置后，人工到緩存皮帶線上找到先下線的副司機(jī)座椅，人工配對搬運(yùn)到空器具的副司機(jī)座椅空位上;如果已經(jīng)提前下線的座椅為司機(jī)座椅，則把此副司機(jī)座椅搬運(yùn)到發(fā)運(yùn)線的一個空器具上的副司機(jī)位置，然后此器具放行，放到指定位置后，人工到緩存皮帶線上找到先下線的司機(jī)座椅，人工配對搬運(yùn)到空器具的司機(jī)座椅空位上。

3結(jié)束語

隨著人們對汽車的依賴度提高，對汽車的配置需求也越來越個性化，也間接促使汽車座椅配置變得越來越豐富，顏色多種多樣，再加之正副司機(jī)座椅的差別，這就導(dǎo)致綜合起來款式樣式變化非常多，對于單個座椅來說，再復(fù)雜的配置都可以通過訂單生產(chǎn)來控制解決，但是成套的座椅，傳統(tǒng)方式是人工肉眼識別訂單號來匹配，然后裝入器具發(fā)運(yùn)到主機(jī)廠安裝。而通過讀碼設(shè)備識別條碼進(jìn)而在訂單系統(tǒng)里去識別匹配顯然要更精準(zhǔn)，更快捷。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊長昌.機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展概述[J]卷宗，2019， 9（9）：246.