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昆明理工大学机电工程学院

机械工程及自动化专业流体传动与控制模块

《机器人技术》课程报告

姓名：高光享

学号：200810301439

班级：机自084班

日期：2011年12月

用PLC实现对焊接机器人的控制

0前言

由于可编程控制器(PLC)是专为工厂环境下应用而设计的一种工业控制计算机，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小、易实现机电一体化的理想控制装置等优点。焊接机器人的应用,离不开与之配套的工装夹具等外部设备。由于焊接机器人对焊缝的自动焊接,是整个自动焊接工作循环的一个组成部分,故PLC不仅要对焊接工装的执行机构进行控制,还要对焊接机器人进行控制,才能完成工件的自动焊接。对焊接机器人的控制包括PLC向机器人发出控制指令,以及获取机器人的工作状态信息等内容。实现PLC对焊接机器人的控制是开发机器人自动焊接工装必须首先解决的问题,采用自定义控制指令和自定义状态信息的方法,能很好的实现PLC对焊接机器人的控制。

1.机器人自动焊接系统的组成

系统组成框图

1.1焊接机器人系统

系统包括机器人本体，机器人运动控制系统、示教设备及配套软件系统、水汽检测、焊接控制系统以及焊钳系统。

1.2焊接工装夹具

主要满足工件的定位、装夹，确保工件准确定位、减小焊接变形，主要由气缸来控制夹抓，气缸的动作由PLC控制。同时要满足柔性化生产要求，所渭柔性化就是要求焊接工装夹具在夹具平台上快速更换，包括气、电的快速切换。

1.3夹具平台及导轨

夹具平台是满足焊接工装夹具的安装和定位，工件上好以后由导轨滑至机器人焊接工位，机器人检测到信号后开始焊接。它是根据工件焊接生产要求和焊接工艺要求的不同，设计的形式也不同。它对焊接机器人系统的应用效率起到至关重要的作用。通常都以它的设计形式和布局来确定其工作方式。

2.机器人焊接系统电气控制部分的组成

机器人焊接系统由机器人系统、夹具系统、转台系统和焊接系统构成，工作站采用PROFIBUS+数字I/O实现彼此通信。该系统电气结构如下图所示。

机器人焊接系统电气结构图

3.控制系统的工作原理及信号通信

系统上电，初始化机器人的状态，主要包括机器人是否在原位，机器人工作是否完成；系统的水、气、光栅是否正常。系统和生产线控制器通讯，获取和机器人工作站有关的生产线的多个状态，如输送线是否处于自动状态；相关传感器的信号是否正常等。对于安全信号，则分等级处理，重要的安全信号通过和机器人的硬线连接，引起机器人急停；级别较低的安全信号通过PLC给机器人发“外部停止”命令。系统的任务选择是由线控制器完成的，输送线控制器通过传感器来确定车型并通过编码方式向机器人点焊工作站发出相应的工作任务，点焊控制器接受任务并调用相应的机器人程序进行焊接。焊接过程中，系统检测机器人的工作状态，如机器人发生错误或故障，系统自动停止机器人及焊枪的动作。当机器人在车身不同的部位焊接时，需要不同的焊接参数。控制焊枪动作的焊接控制器中可存储多种焊接规范，每组焊接规范对应一组焊接工艺参数。机器人向PLC发出焊接文件信号，PLC通过焊接控制器向焊枪输出需要的焊接工艺参数。车体焊接完成后，机器人可按设定的方式进行电极修磨。

焊接机器人，夹具和夹具平台导轨系统等硬件的控制系统，通常采用PLC为主控单元。人机界面触摸屏为参数设置和监控单元，在全自动状态下只操作按钮站。整个系统由PLC作为主控单元，由PLC来控制机器人和夹具的协调运动。启动PLC后启动机器人，机器人有单独的电柜控制，PLC主要是实现和机器人的相互通信逻辑判断等功能，由PLC来控制什么时候夹具动作，什么时候机器人动作，机器人正常运行则反馈给PLC一个运行正常信号，机器人自检出目前位置姿态确认是否处于安全区域，如处于安全区域则发出一个高电平，允许夹具运动，如进入焊接区域则为低电平，禁止夹具运动。机器人处于安全区域时启动夹具系统，由PLC控制柜选择手动或自动运行模式，然后再选择车型，PLC同时将这些信号发给机器人，机器人根据所发过来的信号，系统会自动调用相应的程序。当夹具上好工件运行到指定工位后给机器人发送允许焊接指令，这是机器人开始进入焊机状态，当把所有的点焊完后，机器人回到安仝区域发给PLC一个焊接完成命令，焊接结束后进入下一循环。这时夹具可以运动，导轨滑出退回到起始位置，进入下一循环等待。详细信号通讯及逻辑判断流程如下图。

4.自动焊接工装的基本组成

机器人自动焊接工装的基本组成如图1所示。

图1自动焊接工装的基本组成

工装的主要部分为一个双工位的焊接夹具,一个工位在焊接时,另一个工位可以进行装卸,每个工位的夹具要分别适用3种不