一 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1.1 行業(yè)介紹

沖壓設(shè)備機(jī)械手抓取流水線，由五臺(tái)液壓沖壓機(jī)械設(shè)備組成，液壓機(jī)械設(shè)備各臺(tái)之間使用氣動(dòng)機(jī)械手，完成設(shè)備物料的抓取動(dòng)作。通過(guò)沖壓設(shè)備，和各個(gè)機(jī)械手之間的相互配合，可以方便快捷的將一個(gè)鐵板，加工成為電氣配套盒蓋。目前機(jī)械手已經(jīng)廣泛用于機(jī)械行業(yè)、汽車行業(yè)、紡織行業(yè)、塑膠行業(yè)、物流行業(yè)等行業(yè)，其將為未來(lái)的工業(yè)自動(dòng)化，做出杰出的貢獻(xiàn)。

圖1-1 電氣配套盒蓋樣品

1.2 客戶需求

客戶有5臺(tái)液壓沖壓設(shè)備，原來(lái)使用人工，每臺(tái)設(shè)備配1個(gè)工人，需要5個(gè)工人，且效率不高；后改用5套單片機(jī)控制5臺(tái)設(shè)備，因單片機(jī)之間沒有聯(lián)網(wǎng)，時(shí)常發(fā)生2個(gè)機(jī)械手碰撞的事故?？蛻粝Ｍ褂肞LC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)只需1個(gè)放物，其余交給設(shè)備自動(dòng)完成，且機(jī)械手之間不能發(fā)生碰撞事故。

1.3 解決方案

為保證5臺(tái)設(shè)備能相互不沖突的工作，且現(xiàn)場(chǎng)布線不方便，使用FBS-24MAT五臺(tái)，配FBS-CB5通訊板。在工作時(shí)，任意一臺(tái)PLC均讀取其前后的PLC動(dòng)作狀態(tài)，確保機(jī)械手之間不發(fā)生碰撞。同時(shí)在主站中接一個(gè)觸摸屏，完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備動(dòng)作機(jī)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.4 方案背景

在勞動(dòng)力成本大幅飆升的背景下，如何提高設(shè)備的自動(dòng)化程度，成為各界關(guān)注的話題。工業(yè)機(jī)械手主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電子、輕工和原子能等部門。

二 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件配置

設(shè)備的控核心為永宏FBs-24MA主機(jī)五臺(tái)，F(xiàn)Bs-CB5通訊擴(kuò)張模塊5個(gè)，該主機(jī)配有14點(diǎn)輸入和10點(diǎn)輸出，自帶一個(gè)RS232通訊口，通過(guò)加FBs-CB5通訊模塊實(shí)現(xiàn)5臺(tái)PLC的組網(wǎng)，使用永宏高速聯(lián)機(jī)協(xié)議可以達(dá)到921.6Kbps，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的高速共享。配永宏HU070S-00觸摸屏一臺(tái)，該人機(jī)采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主機(jī)自帶兩個(gè)通訊口。

圖2-1 硬件配置圖

2.2 控制工藝流程設(shè)計(jì)

該設(shè)備的控制流程比較簡(jiǎn)單，但需要考慮的前一臺(tái)設(shè)備和下一臺(tái)設(shè)備的工作情況。

第一臺(tái)設(shè)備：當(dāng)工人放置好鋼板，按下按鈕，1號(hào)沖壓設(shè)備進(jìn)行下壓動(dòng)作，完成后，1號(hào)PLC對(duì)1號(hào)設(shè)備進(jìn)行抓取動(dòng)作，完成出抓取后，旋轉(zhuǎn)90度，判斷2號(hào)設(shè)備是否空閑，確認(rèn)空閑后，把工件放置在2號(hào)設(shè)備上。然后返回抓取1號(hào)設(shè)備工件的狀態(tài)。

第二臺(tái)設(shè)備：當(dāng)接收到1號(hào)PLC放置完成且機(jī)械手收回信號(hào)后，2號(hào)沖壓設(shè)備進(jìn)行下壓動(dòng)作，完成后，2號(hào)PLC對(duì)2號(hào)設(shè)備進(jìn)行抓取動(dòng)作，完成出抓取后，旋轉(zhuǎn)90度，判斷3號(hào)設(shè)備是否空閑，確認(rèn)空閑后，把工件放置在3號(hào)設(shè)備上。然后返回抓取2號(hào)設(shè)備工件的狀態(tài)。

第三臺(tái)設(shè)備：當(dāng)接收到2號(hào)PLC放置完成且機(jī)械手收回信號(hào)后，3號(hào)沖壓設(shè)備進(jìn)行下壓動(dòng)作，完成后，3號(hào)PLC對(duì)3號(hào)設(shè)備進(jìn)行抓取動(dòng)作，完成出抓取后，旋轉(zhuǎn)90度，判斷4號(hào)設(shè)備是否空閑，確認(rèn)空閑后，把工件放置在4號(hào)設(shè)備上。然后返回抓取3號(hào)設(shè)備工件的狀態(tài)。

第四臺(tái)設(shè)備：當(dāng)接收到3號(hào)PLC放置完成且機(jī)械手收回信號(hào)后，4號(hào)沖壓設(shè)備進(jìn)行下壓動(dòng)作，完成后，4號(hào)PLC對(duì)4號(hào)設(shè)備進(jìn)行抓取動(dòng)作，完成出抓取后，旋轉(zhuǎn)90度，判斷5號(hào)設(shè)備是否空閑，確認(rèn)空閑后，把工件放置在5號(hào)設(shè)備上。然后返回抓取4號(hào)設(shè)備工件的狀態(tài)。

第五臺(tái)設(shè)備：當(dāng)接收到4號(hào)PLC放置完成且機(jī)械手收回信號(hào)后，5號(hào)沖壓設(shè)備進(jìn)行下壓動(dòng)作，完成后，5號(hào)PLC對(duì)5號(hào)設(shè)備進(jìn)行抓取動(dòng)作，完成出抓取后，旋轉(zhuǎn)90度，放到塑料籮筐中。然后返回抓取5號(hào)設(shè)備工件的狀態(tài)。

以下是控制工藝流程圖。

圖2-2 控制工藝流程圖

2.3 軟件設(shè)計(jì)

2.3.1 高速聯(lián)機(jī)的配置

永宏高速聯(lián)機(jī)的使用，首先要對(duì)各臺(tái)PLC配置不同的站號(hào)。即隨著1~5號(hào)沖壓設(shè)備，分別設(shè)置為1~5號(hào)站。其中1號(hào)站為主站，通過(guò)232口接觸摸屏。各站PLC在聯(lián)機(jī)情況下，配置高速聯(lián)機(jī)參數(shù)協(xié)議。如圖2-3所示。

圖2-3 高速聯(lián)機(jī)參數(shù)設(shè)定

然后在1號(hào)站中編寫高速聯(lián)機(jī)程序，如圖2-4所示。值得一提的是，永宏P(guān)LC在高速聯(lián)機(jī)時(shí)共享的數(shù)據(jù)，是全網(wǎng)共享的，也就是網(wǎng)絡(luò)中某一個(gè)站發(fā)出的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)PLC都能接收到數(shù)據(jù)，且不需要其他的程序。十分的方便。

圖2-4 高速聯(lián)機(jī)程序

三 設(shè)備調(diào)試

該設(shè)備的技術(shù)難點(diǎn)在于如何保證各臺(tái)PLC的動(dòng)作狀態(tài)及完成標(biāo)志進(jìn)行共享。在調(diào)試時(shí)，采用從1到5的順序，進(jìn)行依次調(diào)試。先確保動(dòng)作安全，保證機(jī)械手不與沖壓設(shè)備進(jìn)行碰撞，再調(diào)試各個(gè)機(jī)械手之間的相互配合。

在網(wǎng)絡(luò)調(diào)試時(shí)，當(dāng)完成一部PLC通訊后，當(dāng)需要增加PLC時(shí)，需要在編寫完程序后，斷電進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的操作，以確保485模塊不因誤操作造成短路的情況發(fā)生。

四 總結(jié)

4.1 實(shí)施效果

在完成系統(tǒng)改造后，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的聯(lián)動(dòng)；通過(guò)五臺(tái)PLC的組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了各機(jī)械手之間相互配合，且不發(fā)生碰撞事故；同時(shí)大大提高了生產(chǎn)效率。為企業(yè)節(jié)省的不少成本。

圖4-1 整體設(shè)備圖

4.2 應(yīng)用體會(huì)

永宏FBs系列主機(jī)性能卓越、可靠穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)在此案例中得到深刻的體會(huì)。FBs系列PLC以永宏自行研發(fā)的SOC為核心，整合中央處理器(CPU)、硬件邏輯處理器(HLS)、高速通訊口、高速計(jì)數(shù)器/高速計(jì)時(shí)器，NC定位等為一體，速度更快，穩(wěn)定性更強(qiáng)。WinProladder編程軟件，通過(guò)表格的形式配置通訊、高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出等功能，操作更方便、快捷。

機(jī)械手，在目前普遍缺乏人力資源的大趨勢(shì)下，顯得尤為重要。具有：三省、三高的優(yōu)勢(shì)。

三省：1、省時(shí)間，機(jī)械操作比人工快很多，且可以24小時(shí)不間斷工作；2、省勞力，現(xiàn)在工廠工人難招，使用機(jī)械手，可以節(jié)省人力資源；3、省錢，現(xiàn)在工人的工作普遍在4000~6000元的水平，使用機(jī)器人，可以代替普通操作工人，為企業(yè)省下不少工資支出。

三高：1、高效率，人有惰性并不能保證其總是在工作，機(jī)器則完全是在盡職工作的；高安全，對(duì)與沖壓行業(yè)，常發(fā)生各種事故，其原因是工人的精神不集中導(dǎo)致的，使用機(jī)械手則避免了該事故的發(fā)生；高回報(bào)，人工的替代，效率的提高，對(duì)一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，他的回報(bào)是長(zhǎng)期的。

五 參考文獻(xiàn)

[1]臺(tái)灣永宏.上海范堤.廈門永陞永宏可編程控制器使用手冊(cè)I【硬件篇&指令篇】.2010

[2]臺(tái)灣永宏.上海范堤.廈門永陞永宏可編程控制器使用手冊(cè)II【進(jìn)階應(yīng)用篇】.2010