一 項目簡介

1.1 行業(yè)介紹

沖壓設(shè)備機械手抓取流水線，由五臺液壓沖壓機械設(shè)備組成，液壓機械設(shè)備各臺之間使用氣動機械手，完成設(shè)備物料的抓取動作。通過沖壓設(shè)備，和各個機械手之間的相互配合，可以方便快捷的將一個鐵板，加工成為電氣配套盒蓋。目前機械手已經(jīng)廣泛用于機械行業(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)，其將為未來的工業(yè)自動化，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臺液壓沖壓設(shè)備，原來使用人工，每臺設(shè)備配1個工人，需要5個工人，且效率不高；后改用5套單片機控制5臺設(shè)備，因單片機之間沒有聯(lián)網(wǎng)，時常發(fā)生2個機械手碰撞的事故?？蛻粝Ｍ褂肞LC系統(tǒng)，實現(xiàn)只需1個放物，其余交給設(shè)備自動完成，且機械手之間不能發(fā)生碰撞事故。

1.3 解決方案

為保證5臺設(shè)備能相互不沖突的工作，且現(xiàn)場布線不方便，使用FBS-24MAT五臺，配FBS-CB5通訊板。在工作時，任意一臺PLC均讀取其前后的PLC動作狀態(tài)，確保機械手之間不發(fā)生碰撞。同時在主站中接一個觸摸屏，完成對網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備動作機狀態(tài)的實時監(jiān)控。

1.4 方案背景

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

二 控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 硬件配置

設(shè)備的控核心為永宏FBs-24MA主機五臺，F(xiàn)Bs-CB5通訊擴張模塊5個，該主機配有14點輸入和10點輸出，自帶一個RS232通訊口，通過加FBs-CB5通訊模塊實現(xiàn)5臺PLC的組網(wǎng)，使用永宏高速聯(lián)機協(xié)議可以達(dá)到921.6Kbps，實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的高速共享。配永宏HU070S-00觸摸屏一臺，該人機采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主機自帶兩個通訊口。

圖2-1 硬件配置圖

2.2 控制工藝流程設(shè)計

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

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

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

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

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

第五臺設(shè)備：當(dāng)接收到4號PLC放置完成且機械手收回信號后，5號沖壓設(shè)備進(jìn)行下壓動作，完成后，5號PLC對5號設(shè)備進(jìn)行抓取動作，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

2.3.1 高速聯(lián)機的配置

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

圖2-3 高速聯(lián)機參數(shù)設(shè)定

然后在1號站中編寫高速聯(lián)機程序，如圖2-4所示。值得一提的是，永宏P(guān)LC在高速聯(lián)機時共享的數(shù)據(jù)，是全網(wǎng)共享的，也就是網(wǎng)絡(luò)中某一個站發(fā)出的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中任何一個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)機程序

三 設(shè)備調(diào)試

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

在網(wǎng)絡(luò)調(diào)試時，當(dāng)完成一部PLC通訊后，當(dāng)需要增加PLC時，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 實施效果

在完成系統(tǒng)改造后，實現(xiàn)了設(shè)備的聯(lián)動；通過五臺PLC的組網(wǎng)，實現(xiàn)了各機械手之間相互配合，且不發(fā)生碰撞事故；同時大大提高了生產(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

永宏FBs系列主機性能卓越、可靠穩(wěn)定、操作簡便的特點在此案例中得到深刻的體會。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、高速計數(shù)器/高速計時器，NC定位等為一體，速度更快，穩(wěn)定性更強。WinProladder編程軟件，通過表格的形式配置通訊、高速計數(shù)、脈沖輸出等功能，操作更方便、快捷。

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

三?。?、省時間，機械操作比人工快很多，且可以24小時不間斷工作；2、省勞力，現(xiàn)在工廠工人難招，使用機械手，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，機器則完全是在盡職工作的；高安全，對與沖壓行業(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，使用機械手則避免了該事故的發(fā)生；高回報，人工的替代，效率的提高，對一個企業(yè)來說，他的回報是長期的。

五 參考文獻(xiàn)

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

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