基于PLC的CNC机器人上下料控制系统设计

李卓阳 江小静 成泽 夏源泽

摘 要：采用数控机床与工业机器人组成集成系统进行机械零件的自动加工与上下料是智能制造的基础。文章针对配备FANUC数控系统的车床，使用ABB工业机器人进行自动上下料，提出基于PLC的系统集成方案，在对数控车床进行局部改造的基础上，规划系统协调运行的工作流程和接口信号，绘制系统连接图，并设计系统程序，实现系统的集成改造。

关键词：工业机器人;数控车床;集成;PLC

0 引言

工业生产机器的自动化将为人们的生活带来极大改变，使生产效率更高，成本更低。在这个初衷下文章将数控系统的机床CNC工业机器人自动下料，与PLC可编程逻辑控制器系统集成相结合，以数控车床局部改造为手段，制定系统协调运行的工作流程与接口信号，绘制系统连接图，与系统程序相对接以实现系统的集成改造。

1 系统组成

为了让机械在生产中实现上下料，笔者使用ABB工业机器人和数控机床，最终达到让机洗运行的目的。如图1所示，整个设备由两个部分组成，分别是机器与数控机床。数控机床搭载了数控系统FANUC-0IT，并且采用了型号为IRB-1600-10-1.2的机器人，有高达10 kg的承载能力，工作半径为1.2 m，并且将手爪固定在机器末端来夹持工件[1] 。

2 数控机床改造

系统集成时，为了控制改造，笔者使用气动来支撑安全门和卡盘。为了控制安全门的开关，笔者将合适的气缸安装在防护罩上，将安全门与气缸相连接。之后，将原来的手动卡盘删除，将新的合适的气动卡盘覆盖在原来的手动卡盘上。安全门与卡盘的控制如图2所示。

在图2中，控制著安全门开关的是YV1和YV2，而检测安全门关闭状态的SQ3，控制卡盘松紧的是YV3和YV4，检测卡盘松开状态的是SQ4。将所有零部件组装在一起后，笔者使用PLC来检测相关的状态，并且控制卡盘和安全门[2] 。

3    系统聚合与组成方案

为了逻辑处理输入输出信号，需要在机器人和数控机床间增加PLC，完成信号传递与协调的运行，并使安全门、卡门和传输带有效、协调地工作。

3.1  工作流程规划

由于使用了PLC直接控制安全门、卡盘和传送带，机器人以及数控车床的信号传递数量大幅减少。机器人的上下料过程可以被分为5个简单的动作，按照编写的相关程序，被主程序调用。而相关的机器人例行程序如表1所示。

3.2  信号传递

按照上述的工作流程，为了达到PLC与CNC协调有效地运行这一目的，需要让机器人输入3个信号并且输出4个信号。从表2可以清晰地看到机器人输入输出信号的相关地址分配[3] 。

3.3  系统连接

笔者使用PLC来传递和逻辑处理由PMC和机器人传来的相关信号。

4    系统程序设计

通过对各部件之间的编程，实现机器人的自动工作系统以及装卸料、数控车床的全自动排除人力干扰的加工。为了使二者能更有效、更节省成本地运行，让信号传递更加快速有效，笔者编写了PLC程序以及机器人内部的程序，修改了数控车床原本的相关程序[4]。

4.1  机器程序设计

根据上述描述以及整个集成系统，笔者编写了如表3所示的程序。

4.2  PLC程序设计

PLC控制机器人与数控机床之间的工作，调节安全门的开闭、卡盘的夹紧和松开、外空白带和产品带。

4.3  PMC相关程序的修改

为了系统工作，需要新程序覆盖原本的PLC内置车床源程序，新覆盖的程序最后F1.4与F9.4是数控内部信号，整个系统准备工作时，F1.4值为1，当加工程序开始运行后，F9.4值更改为1。G7.2是功能激活的相关编码，该数值为1，机床激活开始工作。

5    结语

PLC 技术的应用能够带来较高的价值，CNC可以让加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，可以仅仅通过简单的控制来实现机器的自动化生产[5]。

[参考文献]

[1]姚永辉.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J].电子测试，2020（6）：33-34，54.

[2]丁锦宏.基于PLC的数控车床与工业机器人上下料系统集成改造[J].江苏工程职业技术学院学报，2020（3）：1-4.

[3]李荣丽.基于PLC的上下料机器人控制系统设计[J].装备制造技术，2007（2）：58-59.

[4]白雪宁.基于PLC的数控机床自动化生产技术研究[J].信息技术，2020（8）：74-78.

[5]孟金伟，李红，何青.基于PLC数控车床上下料机器人软件设计[J].电力与能源，2020（3）：339-344.

（编辑 王雪芬）