李洪苗

摘 要： 在工業(yè)產(chǎn)業(yè)不斷提高和變化的趨勢下，工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)線上備受關(guān)愛，從產(chǎn)品出產(chǎn)成型，工業(yè)機(jī)器人可以進(jìn)行包裝、分類、碼垛、除塵和清洗等作業(yè)。采用PLC控制的工業(yè)機(jī)器人，能夠通過傳感器對輥道運(yùn)送來的物品，進(jìn)行信號(hào)采集，采集后通過條碼掃描進(jìn)行分類，再通過機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)的抓取，這一程序設(shè)計(jì)大大的節(jié)約了已往的勞動(dòng)力的時(shí)間和效率，使得成本降低，并且生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和安全性均得到保證，對工業(yè)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞： 控制系統(tǒng);可編程控制器;應(yīng)用

一、機(jī)器人碼垛項(xiàng)目控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）控制系統(tǒng)說明

本控制系統(tǒng)采用三菱FX3U系列PLC，CPU自帶編程接口，配置輸入輸出模塊，通過標(biāo)配的RS422通信接口與三菱觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)通訊，并配置RS232串行接口通訊模塊與條形碼掃描儀通訊，PLC與機(jī)器人之間的通訊采用CC-Link總線通訊。

設(shè)備運(yùn)行方式分為自動(dòng)和手動(dòng)，控制系統(tǒng)在主控柜設(shè)置自動(dòng)/手動(dòng)選擇開關(guān)，配備操作盒的單機(jī)設(shè)備，在其操作盒上設(shè)置自動(dòng)/手動(dòng)選擇開關(guān)。若主控柜選擇自動(dòng)，單機(jī)設(shè)備操作盒選擇自動(dòng)，那么系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，單機(jī)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn);若單機(jī)設(shè)備選擇手動(dòng)，不論系統(tǒng)是自動(dòng)還是手動(dòng)運(yùn)行，在保證安全的情況下單機(jī)設(shè)備都可以手動(dòng)操作，此時(shí)，與單機(jī)設(shè)備有交接的設(shè)備暫停，不影響系統(tǒng)其它設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行。

（二）程序控制邏輯

由于PLC完成整個(gè)系統(tǒng)的主要控制邏輯功能[7]。同時(shí)考慮到系統(tǒng)本身的安全和穩(wěn)定性，又要考慮到控制系統(tǒng)的靈活性、方便性、經(jīng)濟(jì)性和易維護(hù)性等多方面的不定性因素，決定FX3U系列的PLC最適合。

系統(tǒng)要求主要完成功能如下：

1.完成控制輸送機(jī)停止及制動(dòng)的信號(hào)接受;

2.碼垛產(chǎn)品的信號(hào)接收，碼垛完后給出“完成”信號(hào)到相應(yīng)輸送機(jī);

3.當(dāng)產(chǎn)品到位，進(jìn)行檢測夾取，條碼掃描信號(hào)接收;

4.機(jī)器人抓手上傳感器的信號(hào)接收和發(fā)送;

5.能夠和機(jī)器人進(jìn)行通訊，能夠遠(yuǎn)程對機(jī)器人進(jìn)行編程和修改程序;

6.對所有信號(hào)進(jìn)行接手發(fā)送的處理，完成和上位機(jī)的通信。

機(jī)器人碼垛機(jī)主要由機(jī)械主體、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、手臂機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器、末端執(zhí)行器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及檢測機(jī)構(gòu)組成，按不同的物料堆垛、層數(shù)等要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)不同類型物料的碼垛作業(yè)[8]。

碼垛工作過程：

由來料滾筒線上送來的物品，工件推至抓取位置→工件到位檢測→條碼掃描判斷工件型號(hào)→機(jī)械手下降夾抱工件→機(jī)械手上升→機(jī)器人各軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)→機(jī)械手到位放置工件→返回→循環(huán)反復(fù)，按照這樣的工作模式循環(huán)工作。

二、碼垛項(xiàng)目中PLC故障檢測與維護(hù)

（一）PLC的故障檢測

1.當(dāng)CPU發(fā)生異常情況 如果CPU出現(xiàn)異常報(bào)警狀況時(shí)，第一時(shí)間我們要檢查CPU連接在總線上的所有元器件是否發(fā)生故障，根據(jù)自己的習(xí)慣我們在進(jìn)行過檢測的元器件上做個(gè)記號(hào)，逐一的更換元器件從而找出故障點(diǎn)，完成故障的處理[13]。

2.當(dāng)存儲(chǔ)器發(fā)生異常情況 如果PLC的存儲(chǔ)器出現(xiàn)異常報(bào)警狀況時(shí)，首先我們應(yīng)考慮是否是因?yàn)槌绦蚓帉懗霈F(xiàn)錯(cuò)誤而發(fā)生的故障，從而重新編寫程序，若是仍然不能解決故障，我們要考慮是否是因?yàn)橹車胍舻母蓴_使得程序發(fā)生了變化，如果均不是的話，我們應(yīng)該考慮更換一個(gè)新的存儲(chǔ)器了。

3.當(dāng)出現(xiàn)輸入/輸出單元異常情況 如果出現(xiàn)這種故障，首先我們要檢查連接的線纜即輸入/輸出單元的插線端是否連接好，找到故障單元并進(jìn)行更換。

4.當(dāng)發(fā)生電源斷電故障 當(dāng)電源斷電時(shí)，程序也會(huì)消失，因此我們要定期的檢查電源的剩電量，并進(jìn)行更換。

5.當(dāng)出現(xiàn)電源重新插入動(dòng)作卻停止的故障 這種情況的發(fā)生最大可能性是噪音干擾和PLC內(nèi)部接觸不好，一般情況電路電容容量減少或元器件性能不良才會(huì)導(dǎo)致噪音干擾，而對于PLC內(nèi)部的接觸不好則應(yīng)該查接插線和電纜的接觸狀態(tài)，或是通過輕敲PLC進(jìn)行判斷。

（二）PLC的維護(hù)

1.PLC的電池維護(hù) PLC的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM是存放程序的，鋰電池主要是給計(jì)數(shù)器和具有保持功能的輔助繼電器供電，電池大家知道它是有使用壽命的，鋰電池理論上是5年，當(dāng)電源跌落指示燈亮?xí)r，則說明鋰電池已經(jīng)不足以使用，這就說明用戶應(yīng)該更換電池了，不過不用擔(dān)心，在更換期間由鋰電池支持的單元程序會(huì)維持一周左右，但是我們應(yīng)該盡快的更換的電池以免程序丟失。

更換鋰電池主要是五大步驟：

1.在更換前，我們最少要保持PLC的通電時(shí)間在15S以上，這樣才能有足夠的時(shí)間進(jìn)行程序的自保持;

2.其次要斷開PLC的交流電源;

3.之后把基本單元的電池蓋板打開;

4.隨后拿出舊電池，更換上新的電池;

5.最后蓋上電池的蓋板，完成鋰電池的更換;

值得注意的是，更換時(shí)間我們要盡量的控制在3min的范圍里，否則RAM的程序會(huì)消失。

2.輸入輸出故障維護(hù) ?PLC和外部進(jìn)行通訊的主要通道是輸入輸出通道，因此輸入輸出是否正常很重要，在考慮這種情況正常下，對于接線端子、連接配線和保險(xiǎn)絲等元器件的正常運(yùn)行也是很重要的。

對于輸入故障，檢查LED電源指示燈是必不可少的，當(dāng)現(xiàn)場元器件動(dòng)作，而指示燈沒有反應(yīng)，那么需要檢查輸入端子的電壓是否達(dá)到正常值，如果輸入端子電壓達(dá)到正常值，則需要替換輸入模塊，如果LED指示燈有一個(gè)變暗，但是通過編程器件檢測器、處理器未被識(shí)別輸入，則可能是輸入模塊出現(xiàn)故障，如果替換模塊仍然沒有解決問題，則可能是I/O機(jī)架或者是電纜出現(xiàn)故障，那么則需進(jìn)一步檢測期具體故障[15]。

對于輸出故障，和上述一樣，也要先檢查指示燈和設(shè)備是否響應(yīng)，輸出觸點(diǎn)接通電源，指示燈亮輸出設(shè)備卻沒有發(fā)生相應(yīng)的響應(yīng)，首先需要檢查保險(xiǎn)絲或替換模塊的所處狀態(tài)，要是保險(xiǎn)絲正常，替換模塊不能響應(yīng)相應(yīng)設(shè)備，則需要檢測現(xiàn)場的接線情況，如果出現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測器檢測出一個(gè)設(shè)備接通有輸出，指示燈卻不顯示，可考慮更換模塊。

對于故障檢測，區(qū)分是內(nèi)部故障還是外部故障是進(jìn)行輸入輸出故障檢測的最經(jīng)濟(jì)的方法，在有電源指示器和邏輯指示器同時(shí)存在情況下模塊故障才容易被我們發(fā)現(xiàn)，替換模塊或是輸入端子板和輸出端子板兩端電壓值正確，是我們首先需要被檢測的，在不響應(yīng)的情況下更換模塊。若現(xiàn)場連接出現(xiàn)故障，則替換模塊無效，判斷現(xiàn)場連接出現(xiàn)故障的方法是，使輸出設(shè)備停止，輸出電壓能夠達(dá)到預(yù)定值時(shí)，則為故障。當(dāng)發(fā)生現(xiàn)場設(shè)備響應(yīng)，而指示燈沒有亮，那么必須更換模塊。最后檢測接線端子排出現(xiàn)故障，如有出現(xiàn)虛焊，則需更換端子排。

結(jié)語：

近些年，國家對工業(yè)4.0的重視程度越發(fā)的高，相信PLC將憑借自身的優(yōu)點(diǎn)，在未來的工業(yè)發(fā)展浪潮中發(fā)揮出更好的作用。

參考文獻(xiàn)

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[3]CCLINK總線在胎面擠出生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 唐國慶，宋顯斌.裝備制造技術(shù). 2012（06）.

[4]CC-Link IE Field和CC-Link網(wǎng)絡(luò)在蓄電池設(shè)備生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J]. 黃帥齊.中國儀器儀表. 2017（05）.