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焊接机器人及其柔性夹具控制系统2005-06-20 11:15:14□上海克来机电自动化工程有限公司机器人应用工程部王卫峰焊接机器人及柔性夹具控制系统在结构上主要由两部分组成：机械系统和控制系统。
机械系统包括机器人工作房、机器人本体、机器人外轴回转台及机器人周边设备等；控制系统可分为机器人控制系统、工装夹具识别及控制系统、人机界面等辅助单元。
机械结构1．机器人工作房机器人工作房的布置及主要部件如图1所示，工作房外形为六边梯形，房间由方管框架加薄铁板焊接而成，焊接机器人在房间中央位置，左右对称位置各有一个工作台，分别由两个机器人外轴电机直接驱动。
两工作台之间有30°左右的夹角，机器人工作时可在两工位之间切换，即机器人在左侧工位焊接时，操作工可在右侧工位上下料，同样，当机器人在右侧工位工作时，操作工可在左侧装拆工件，这样可使机器人停机等待时间大大减少，从而提高生产效率。
在机器人和回转台之间有气缸驱动的隔离装置，它可以遮挡弧焊时产生的弧光和焊渣，并保护操作者在另一侧操作时不受影响。
在两工位外侧开了两个门，以便操作，该门上方安装了气动门帘，焊接时可自动关上，以遮挡弧光和焊渣。
图1 机器人工作房顶视图图2 机器人工作房图两工位外侧分别有一个双手启动操作盒，用以操作焊接夹具盒启动机器人进行焊接工作。
在整个工作房的前侧有一个主操作面板，上面安装了触摸屏和若干按钮，在此可以对系统进行设置和操作。
机器人工作房的外观如图2所示。
2．机器人本体图3 机器人本体我们采用的FANUC ROBOWELD 100i系列焊接机器人是标准的六轴机器人，具有六个自由度，理论上可以达到运动范围内的任意一点，其臂展范围为1440mm，配以松下的焊枪，足以满足本系统的需要。
另外，汽车零部件的焊接对机器人轨迹的重复定位精度有一定要求，一般应小于0.5mm，而该机器人可达到0.2mm，可以满足生产需要。
此外，整车厂商对及时供货和零库存的要求决定了零部件厂商对生产效率的关注，所以对设备的自动化程度和零件生产节拍有近乎苛刻的要求，FANUC机器人2000mm/s的直线速度可以大大减少机器人轨迹中空行程所浪费的时间。
基于PLC的焊接机器人控制系统设计扬州大学广陵学院本科生毕业设计毕业设计题目基于PLC的焊接机器人控制系统设计学生姓名专业班级指导教师完成日期摘要焊接机器人作为工业机器人应用的一个重要领域，对提高企业的工作效率、提升产品质量、降低企业的生产成本等方面都有着非常重要的意义。
根据焊接机器人的控制需要，设计了基于PLC的焊接机器人控制系统。
焊接机器人控制系统是焊接机器人的核心部分，它是机器人控制柜和主控制柜以及夹具操作台之间通讯的桥梁，它可控制伺服的启动、暂停、旋转速度等，从而控制夹具翻转；可控制机器人和夹具之间的联动，使焊接动作能够自动的运行，并且能实现任意的暂停再启动和紧急停止再启动。
系统经过调试，联系焊接样件可知，本课题所设计的控制系统能良好的运行，适应各种环境干扰，能够较为准确的沿着示教的轨迹进行焊接，而且焊接质量达到了产品的质量要求。
关键字：焊接机器人、控制系统、PLC、伺服控制AbstractWelding robot as an important field of industrial robot applications, to improve the efficiency of enterprises, improve product quality, reduce the production cost of enterprises have a very important significance. According to the control of welding robot, designed a welding robot control system based on PLC. Welding robot control system is the core part of the welding robot, it is a bridge of communication between the robot control cabinet and main control cabinet and the jig operation platform, it can control servo motor start, pause, such as rotation speed, so as to control the fixture turnover; can control the robot and the linkage between the clamp, welding operation can be run automatically, and can realize any pause and restart and emergency stop and restart. The system after the debugging, the contact welding sample, control system designed by this paper can run in good, adapt to various environment interference, can accurately along the teaching track welding, and welding quality meets the quality requirement of products.Key words:Welding robot、control system、PLC、servo control目录第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 焊接机器人的国内外研究现状 (1)1.3选题背景和意义 (2)1.4课题的主要研究内容 (3)第二章焊接机器人 (4)2.1 焊接机器人的组成 (4)2.2 焊接机器人的分类 (4)2.3 焊接机器人的常用控制方式 (7)2.4 焊接机器人的应用 (8)2.5 焊接机器人的发展趋势 (9)第三章控制系统 (10)3.1 伺服控制系统 (10)3.1.1 伺服控制系统的概述 (10)3.1.2 伺服控制系统的机构组成 (10)3.1.3 伺服控制系统的技术要求 (11)3.2 PLC控制系统 (11)3.2.1 PLC控制系统的概述及其特点 (11)3.2.2 PLC的基本结构及其分类 (13)3.2.3 PLC的型号选择 (20)3.2.4 PLC的性能指标与发展趋势 (24)3.2.5国内外PLC产品简介 (26)第四章硬件电路的设计 (28)4.1 PLC的选取 (28)4.2元器件的选择 (33)4.2.1断路器的选择 (33)4.2.2继电器的选择 (34)4.2.3 交流接触器的选取 (35)4.3 PLC的主控柜接线图 (37)第五章软件设计 (38)5.1 I/O的分配 (38)5.2 触摸屏的设计 (40)5.2.1 HMI的概述 (40)5.2.2 触摸屏画面的设计 (42)5.3 伺服控制 (47)5.4梯形图 (49)5.4.1程序梯形图见附录 (53)第六章系统安装与调试 (54)6.1引言 (54)6.2 焊接机器人的系统安装于调试 (54)6.2.1 焊接机器人的系统安装 (54)6.2.2 焊接机器人的调试 (54)6.3 机器人焊接实验 (55)6.3.1 焊接机器人的焊接实验 (55)6.3.2 焊接机器人实验及其结果分析 (58)6.4 小结 (59)第七章总结 (60)参考文献 (61)致谢 (62)第一章绪论1.1 引言焊接时一种将材料永久连接起来，成为具有给定功能的结构的制造技术。
图2过零检测逻辑原理
图1基于PLC的白车身焊接Robot控制系统框图
①焊接自动化水平高、降低焊接工位劳动强度、节约人力成本；
②控制系统能够精确控制和监控焊接电流和时间，可适用于不同型号汽车零部件的焊接；
③伺服电机具有较好的反应速度和控制精度，焊接可靠性高；
④焊点的位置、质量等一致性高，确保车身的焊接品质。
参考文献:
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[5]宋欣欣，徐教礼，李盛，等.基于PLC 的白车身焊接机器人图2软件程序流程图
图3HMI 人机界面示意图。
基于PLC的机器人控制系统设计摘要：本文设计了一种基于PLC的机器人控制系统，该系统由机器人控制器、机器人执行器、传感器、信号调节器与主机等组成。
在系统设计中，我们运用了PLC编程语言进行控制逻辑的编写，并采用了开放式机构的机器人执行器，提高了机器人的可操作性和灵活性。
实验结果表明，该系统具有高效稳定、响应迅速、相容性好、操作简单等特点，为实现机器人技术的应用与推广提供了一定的参考价值。
关键词：PLC；机器人；控制系统；程序设计；开放式机构一、绪言近年来，机器人技术得到了越来越广泛的应用，对于提高生产效率和缓解人力短缺等方面都发挥着不可或缺的作用，能够广泛应用于工业生产、医疗卫生、农业生产、教育研究等领域。
然而，机器人的应用离不开合理、高效、安全、稳定的控制系统，而作为一种智能控制技术，可编程逻辑控制器（PLC）正逐渐成为机器人控制系统的主要控制装置。
本文从PLC技术的角度出发，针对机器人控制系统的需求进行研究和设计，主要包括控制系统的硬件构造和软件开发。
控制系统硬件构造主要包括机器人控制器、机器人执行器、传感器、信号调节器与主机等部分，控制系统的软件开发则采用PLC编程语言进行编写，实现逻辑控制。
二、PLC编程PLC编程是一种用于数字逻辑控制的专业编程语言，主要用于工业自动化控制领域。
PLC编程语言支持多种控制模式，具有易操作、高效稳定等特点。
本文采用PLC编程语言进行控制系统的编写，实现机器人的逻辑控制。
三、控制系统硬件构造机器人控制器：机器人控制器是机器人控制系统中的核心部分，可通过PLC编写逻辑控制程序，将程序直接加载到机器人控制器中，完成对机器人的控制。
本文采用的机器人控制器为PLC自动化控制器，可支持多种通信接口，方便与其他设备对接和控制。
机器人执行器：机器人执行器是实现机器人动作的执行机构，本文选择了一种开放式机构，即可随意改变机器人形态和尺寸，提高机器人的灵活性和可操作性。
另外，机器人执行器具有高质量材料、高耐用性、高精度等特点，可保证机器人执行动作的准确性和稳定性。
基于PLC控制的柔性制造系统的研究摘要：随着计算机技术的不断发展，plc控制技术也愈来越成熟。
柔性加工系统属于一种集成化的生产设备，综合了自动化控制技术、编程技术等为一体的加工系统。
本文通过建立柔性制造系统，采用plc的控制技术，探讨了在硬件、软件方面的设计研究。
关键词：plc控制技术；柔性制造；研究；功能在计算机网络和新的控制技术不断发展的基础上，柔性制造技术逐渐的兴起。
由于制造企业的不断发展，为了满足种类多、数量多的要求，所以柔性制造被广泛的应用在制造行业当中。
柔性制造技术是随着制造的环境和任务的变化来调整生产方式，所以它是集自动化和柔性化的特点于一身，在企业中利用柔性制造不仅能够保证生产质量，而且还能够最大程度上提高生产效率，给企业带来更多的经济效益。
通过对柔性制造系统的研究，结合plc控制技术，能够对制造系统的设计和制造提出一些新的建议。
一、plc控制技术特点plc具有典型的计算机机构，在工业控制上属于专用的计算机，是取代继电器控制的系统的一种数字化电子系统。
具有以下几个显著的特点：1.可靠性高、抗干扰能力强plc的主机中，输入与输出电源之间是没有联系的，采用的是光电隔离的方式，所以在运作上是很独立的；在这个系统中是运用循环扫描的工作方式，同时在cpu的保障上采取了对内部电路的检测，所以不会出现任何问题；在电气器件的选择上都有严格的把关，生产工艺流程规范化，同时各模块都有屏蔽措施，防止辐射对元件造成的损害，使电子器件的质量提升，所以plc控制技术显得更加的稳定，如果器件在运行中出现了问题，该系统就会在plc技术下自动报警，然后通过软件可以进行故障的诊断，提升了plc在工作中的可靠性以及安全性。
2.i/o模块丰富plc对于不同的工作环境会有不同的i/o模块以及相应的设备，在这种系统中安装了人—机对话的接口模块，可以提高操作性能，使操作更为的简单便捷；在工业局部网络中为了使通讯更为的畅通设置了网络的接口模块，这些不同类别的i/o模块，为plc的应用提供了很大的方便。
车辆工程技术49机械电子 生活水平的提升让人们对汽车的需求不断增加，在一定程度上汽车需求量的增加导致了汽车行业的发展，而随着自动化技术和智能化技术的发展，汽车制造实现了自动化生产，大大改变了汽车的生产和制造模式，汽车的生产模式越发精细化和个性化，在汽车生产的过程中汽车焊接的智能化与自动化水平也得到明显的提升，在生产中使用激光焊接机器人推动了汽车制造行业的发展。
1 焊接机器人的运用 自动化和工业化的发展让机器人以更高的效率占据大量市场，并且得到了非常广泛的运用。
在汽车制造行业中轿车的生产速度较快，汽车需求仍旧在不断增加，随着消费者对汽车质量提出更高的要求，汽车的焊接质量也随之增加。
汽车的焊接速度和精度逐渐提升。
焊接工作中，往往会产生烟尘和火花等物质，对人体来说具有危险性和污染性。
使用人工焊接要花费大量的资金，还具备污染性。
随之出现的自动焊接在汽车制造中得到了广泛的运用，其中最具有代表性的就是焊接机器人。
焊接机器人有效推动了汽车的发展，推动了生产效率和确保了焊接质量，在焊接制造行业中，汽车制造行业属于最早使用焊接机器人，同时也是使用最广泛的。
由于汽车制造行业过程程序的复杂性，涉及到的内容比较多、需要焊接的种类多，因此对焊接的精度要求也随之增加。
汽车制造过程使用焊接机器人完成强度比较高的工作、精度比较复杂的工作也都有机器人完成，因为人工操作存在一定的危险因素，同时人工操作也不方便。
目前焊接机器人在汽车制作行业中使用非常广泛，运用也非常多。
2 汽车焊接生产线与PLC控制器 PLC属于可编程控制器，在现实中运用非常广泛，使用计算机技术来控制系统且实现通讯，所以PLC主要运用在工业行业中。
由于去存储器有可编程的作用，因此存储器可以操作各种指令并且实现各种技能的转换实现各种机器的控制。
PLC控制器目前在汽车制造中得到了很广泛的使用，如西门子300profinet系列的PLC除了具备计数计时控制之外还支持多种形式与协议的通讯，还可以进行模拟量处理具有可靠性高编程灵活的优势。
黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCE第12卷第10期2021年5月Vol. 12May. 2021基于PLC 的焊接机器人自动控制系统的设计王艳，郝亮，金月，刘晓兰(哈尔滨华德学院,哈尔滨150025)摘要：对PLC 焊接机器人自动化控制系统进行了硬件、控制界面和软件设计，经过调试和安装，焊接机器人自动控制系统的定位、复位误差非常小，技术参数符合制造企业焊接标准，且系统运行可靠稳定。
关键词：PLC 技术;焊接机器人；自动控制系统中图分类号：TP242 文献标志码：A文章编号：1674 -8646(2021 ) 10 -0096 -02Design of Automatic Control System of Welding Robot Based on PLCWang Yan , Hao Liang , Jin Yue , Liu Xiaolan (Harbin Huade University , Harbin 150025 , China)Abstract : Design is done on the hardware , control interface and software of automatic control system of welding robot based on PLC. Through debugging and installation , there is little location and reset error in automatic control system ofwelding robot. Technical parameters are in accordance with the welding criterion of manufacturing enterprise , and thesystem operation is reliable and stable.Key words : PLC technology ； Welding robot ； Automatic control system1焊接机器人自动控制系统结构控制器:使用PLC 控制器，通过调整PID 进行回 路控制。
