基于可编程控制、触摸屏进行工业机器人生产线改造

李开阳

[摘           要]  工業机器人是现代自动化生产过程中不可缺少的机械装置，工业机器人由机械手本体（1-6轴）构成动作机构，由控制柜发出执行指令控制工业机器人本体按预先编制的程序要求执行相关动作。工业机器人在现代制造中常见的应用场景有：汽车制造业高精度焊接、电子产品（3C）打磨工艺、重型企业产品搬运码垛等工艺生产过程。工业机器人具有操作定位精准、控制精度高、编程方式多样化、系统集成度高的特点。可编程控制器是现代制造业中的核心控制器件，是具有数字量、模拟量输入输出的可编程控制器件，简称PLC。可根据控制设备的要求选择不同的控制系统，可编程控制器环境适应能力强，内部载有随机存储器，可以记录和计算程序执行过程中的相关数据、可以执行顺序控制、复杂运算、数模转换、定时控制、计数控制、脉冲控制等。通过对原有4套工业机器人工作站进行系统改造，实现多台工业机器人共同配合进行生产线协同生产工作，通过前后改造可以实现学生对小型生产线的认识和理解。

[关    键   词]  可编程序控制器;触摸屏;工业机器人;生产线改造

[中图分类号]  TP242                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2019）21-0174-02

在《中国制造2025》的政策背景下，中国由制造大国向制造强国转变，中国的现代制造业不断向高集成、高精度、复杂控制工艺的方向迈进。

美的集团在2017年1月收购了德国KUKA企业，为中国工业机器人发展提供了技术支持，在2021技术保护到期后，将在佛山顺德建设一个占地800亩的工业机器人本体、系统集成、周边配套的工业园，解决国内工业机器人本体生产、控制系统集成、工业机器上、下游产业链的集中式配套生产，节约生产、运输成本。

在现代制造业过程中，人力资源的高成本、不稳定性，使更多的企业愿意将高成本的人力资源用工业机器人替代，工业机器人不会因为工作难度的大小而不工作，也不会因为工作环境罢工休息。在新企业的建设过程中，工业机器人已经作为标准化生产装置，按产品生产工艺进行工装夹具的非标定制，最大化满足生产工艺的不同需求。

触摸屏是现代制造业过程中人机交互信息的传递设备，也可以对生产过程中的产品进行生产数量、生产工艺统计和分析，为现代化生产管理提供有效的数据支撑。

一、原工业机器人工作站

贵州装备制造职业学院原共有4套KUKA工业机器人工作站仅为单机工作站，每套工作站工作绝对独立，工作站之间相互不影响，工作站的控制方式为示教器在线编程方式，无离线编程功能，无可编程序控制器，工作站工作原理简单，形式单一，基本上外围I/O设备接入，学生学习内容单一，实验项目少。为了与企业生产实际更接近，经过到美的集团、犇匠智能科技调研，拟对原有4套工业机器人工作站进行基于可编程控制系统的工业机器人生产线改造。

二、系统改造

（一）改造对象及改造范围

本项目的改造对象是贵州装备制造职业学院工业机器人实训室的原4套工业机器人单机工作站，改造范围是将原4套工作站全部重新组合布置，利用可编程序控制器、触摸屏、变频器、气源调节阀、执行电磁阀、执行气缸、传感器等进行工业机器人生产线的改造，应用了多种技术知识，例如：气动控制技术、链传动技术、传感器技术、可编程及通讯控制、变频器等。通过对原工业机器人工作站的改造，可实现一个指尖陀螺产品的自动化生产工作。

（二）改造方案

为了与企业应用更接近，缩短改造周期和成本，结合学院实际，考虑现场安装调试因素，制定以下改造方案。

（三）改造过程

1.更改原4套工业机器人控制系统，恢复出厂设置，按生产线控制要求进行工业机器人的I/O信号配置。

2.将上下层倍送链，升降输送装置、四导柱顶升气缸、工位定位气缸、电磁阀、磁性开关、开关电源、可编程序控制器、触摸屏等设备安装在生产线和电气控制柜上。

3.进行控制系统编程与调试，确保工业机器人、可编程序控制器、触摸屏实现1号工作站上料、2号工作站装配轴承、3号工作站装配上下盖、4号工作站下料。

三、改造效果

对原有4套单机工业机器人工作改造后，新增可编程序控制器编程部分，学生除了能进行工业机器人编程外，还要进行PLC部分编程，大大提高了学习内容，改变以往实验内容单一的现状;新增人机信息交互功能，利用触摸屏实现工业机器人动作顺序的选择，生产数量的统计功能;新增气缸控制部分内容，提高学习范围，以适应自动化生产线不断变化的新要求。

四、结语

通过以上两种不同工业机器人工作站的对比分析，我们可以清楚地看到生产线型工作站的工作内容、学习难度、编程方式远大于单一工作站工作内容及要求，对提高生产效率、提高控制要求、提高自动化程度等多方面，工业机器人生产线改造有利于实现工业机器人专业理实一体化教学、课程教学改革的探索与研究，为深化教学改革提供可开发、可验证的开放式实验平台。

参考文献：

[1]Siemens AG ，SIMATIC ，S7—200 SMART系统手册，A5E03822234-AE[Z].2016.

[2]威纶通，EasyBuilder Pro V5.04.01[Z].2016.