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1.機(jī)器人碼垛工程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
(1)控制系統(tǒng)說(shuō)明。
該控制系統(tǒng)采用三菱FX3U系列PLC，CPU有自己的編程接口，配有輸入輸出模塊，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS422通信接口與三菱觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)通信，并配有RS232串行接口通信模塊與條碼掃描器通信?？删幊炭刂破骱蜋C(jī)器人之間的通信采用通訊總線(xiàn)。
設(shè)備的運(yùn)行方式分為自動(dòng)和手動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)在主控制柜內(nèi)設(shè)置自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，裝有操作箱的單臺(tái)設(shè)備在其操作箱內(nèi)設(shè)置自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)。如果主控柜選擇自動(dòng)，單臺(tái)設(shè)備操作箱選擇自動(dòng)，則系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行。如果單臺(tái)設(shè)備選擇手動(dòng)，無(wú)論系統(tǒng)是自動(dòng)運(yùn)行還是手動(dòng)運(yùn)行，在保證安全的情況下，都可以手動(dòng)操作單臺(tái)設(shè)備。此時(shí)，與單臺(tái)設(shè)備交接的設(shè)備暫停，不影響系統(tǒng)中其他設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。
(二)程序控制邏輯。
因?yàn)镻LC完成了整個(gè)系統(tǒng)的主控邏輯功能[7]。同時(shí)考慮到系統(tǒng)本身的安全性和穩(wěn)定性，考慮到控制系統(tǒng)的靈活性、方便性、經(jīng)濟(jì)性和可維護(hù)性等不確定因素，決定FX3U系列PLC是最合適的。
系統(tǒng)所需的主要功能如下:
1.完成控制輸送機(jī)停止和制動(dòng)的信號(hào)接收；
2.接收碼垛產(chǎn)品的信號(hào)，碼垛后向相應(yīng)的輸送機(jī)發(fā)出“完成”信號(hào)；
3.產(chǎn)品到位后，檢測(cè)并夾緊，接收條碼掃描信號(hào)；
4.從機(jī)器人抓手上的傳感器接收和發(fā)送信號(hào)；
5.能夠與機(jī)器人通信，能夠遠(yuǎn)程編程和修改程序；
6.接管并發(fā)送所有信號(hào)，完成與主機(jī)的通信。
機(jī)器人堆垛機(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)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)不同的物料堆垛和分層要求設(shè)置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型物料的堆垛操作[8]。
碼垛過(guò)程:
對(duì)于來(lái)料輥道送來(lái)的貨物，工件被推到抓取位置→工件被檢測(cè)到位→條碼掃描判斷工件型號(hào)→機(jī)械手下降抓取工件→機(jī)械手上升→機(jī)器人各軸同時(shí)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)→機(jī)械手將工件放置到位→返回→按照此工作模式循環(huán)重復(fù)工作。
二、碼垛項(xiàng)目中的PLC故障檢測(cè)與維護(hù)。
(一)PLC故障檢測(cè)。
1.當(dāng)CPU處于異常狀態(tài)時(shí)，如果CPU處于異常報(bào)警狀態(tài)，我們應(yīng)該在第一時(shí)間檢查連接到總線(xiàn)的所有組件是否都出現(xiàn)故障。我們根據(jù)自己的習(xí)慣，在被測(cè)部件上做一個(gè)標(biāo)記，逐一更換部件，找出故障點(diǎn)，完成故障處理[13]。
2.當(dāng)內(nèi)存出現(xiàn)異常時(shí)，如果PLC的內(nèi)存出現(xiàn)異常并報(bào)警，首先要考慮是否是編程錯(cuò)誤導(dǎo)致的故障，從而重寫(xiě)程序。如果故障仍然無(wú)法解決，就要考慮節(jié)目是否因?yàn)橹車(chē)胍舻母蓴_而改變。如果不是，我們應(yīng)該考慮更換一個(gè)新的內(nèi)存。
3.當(dāng)輸入/輸出單元出現(xiàn)異常時(shí)，如果出現(xiàn)這種故障，我們首先要檢查連接的電纜，即輸入/輸出單元的插入端是否連接良好，找到故障單元并更換。
4.停電時(shí)程序會(huì)消失，要定期檢查電源的剩余電量，更換。
5.當(dāng)出現(xiàn)電源重插動(dòng)作停止的故障時(shí)，最大的可能是噪音干擾和PLC內(nèi)部接觸不良。一般來(lái)說(shuō)，噪聲干擾是由電路電容減小或元件性能差引起的。對(duì)于PLC內(nèi)部接觸不良的情況，應(yīng)該檢查塞線(xiàn)與電纜的接觸狀態(tài)，或者通過(guò)敲擊PLC來(lái)做出判斷。
(PLC的維護(hù)。
1.可編程控制器的電池維護(hù)可編程控制器隨機(jī)存儲(chǔ)器的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序。鋰電池主要為具有保持功能的計(jì)數(shù)器和輔助繼電器供電。眾所周知，電池有使用壽命。理論上是5年。當(dāng)電量下降指示燈亮起時(shí)，表示鋰電池不足以使用。這意味著用戶(hù)應(yīng)該更換電池，但是不要擔(dān)心，鋰電池支持的單元程序在更換期間將持續(xù)大約一周，但是我們應(yīng)該盡快更換電池，以避免程序丟失。
更換鋰電池有五個(gè)主要步驟:
1.更換前，應(yīng)保持PLC的開(kāi)機(jī)時(shí)間至少在15S以上，以便有足夠的時(shí)間進(jìn)行程序的自我維護(hù)；
其次，斷開(kāi)PLC的交流電源；
3.然后打開(kāi)基本單元的電池蓋；
4.然后取出舊電池，換上新的；
5.最后蓋上電池蓋，完成鋰電池的更換；
值得注意的是，更換時(shí)間盡量控制在3min以?xún)?nèi)，否則RAM程序會(huì)消失。
2.I/O故障維護(hù)PLC與外界通信的主要通道是I/O通道，所以看I/O是否正常非常重要。這種情況正常時(shí)，對(duì)于端子、連接線(xiàn)、保險(xiǎn)絲等部件的正常運(yùn)行也是非常重要的。
對(duì)于輸入故障，需要檢查L(zhǎng)ED電源指示燈。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)元件動(dòng)作，指示器無(wú)響應(yīng)時(shí)，需要檢查輸入端電壓是否達(dá)到正常值。如果輸入端子的電壓達(dá)到正常值，則需要更換輸入模塊。如果其中一個(gè)指示燈變暗，但已編程的設(shè)備檢測(cè)器和處理器無(wú)法識(shí)別輸入，則可能是輸入模塊出現(xiàn)故障。如果更換模塊仍然無(wú)法解決問(wèn)題，可能是輸入/輸出機(jī)架或電纜出現(xiàn)故障。
對(duì)于輸出故障，如上，需要先檢查指示燈和設(shè)備是否有響應(yīng)。當(dāng)輸出觸點(diǎn)接通時(shí)，輸出設(shè)備沒(méi)有相應(yīng)的響應(yīng)。首先，需要檢查保險(xiǎn)絲或更換模塊的狀態(tài)。如果保險(xiǎn)絲正常，更換模塊無(wú)法響應(yīng)相應(yīng)的設(shè)備，需要檢查現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)情況。如果設(shè)備監(jiān)視器檢測(cè)到設(shè)備已打開(kāi)并有輸出，指示燈不會(huì)顯示，因此考慮更換模塊。
對(duì)于故障檢測(cè)，區(qū)分內(nèi)部故障和外部故障是最經(jīng)濟(jì)的輸入輸出故障檢測(cè)方法。當(dāng)同時(shí)有電源指示燈和邏輯指示燈時(shí)，很容易發(fā)現(xiàn)模塊故障。更換模塊或者輸入端子板和輸出端子板兩端的電壓值是正確的，這是我們首先需要檢測(cè)的。如果沒(méi)有響應(yīng)，請(qǐng)更換模塊。如果現(xiàn)場(chǎng)連接失敗，則替換模塊無(wú)效。判斷現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)故障的方法是停止輸出設(shè)備，輸出電壓可以達(dá)到預(yù)設(shè)值。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備響應(yīng)且指示燈不亮?xí)r，必須更換模塊。最后，檢測(cè)端子板的故障，如果有虛焊，更換端子板。
結(jié)論:
近年來(lái)，我國(guó)越來(lái)越重視工業(yè)4.0。相信PLC憑借自身優(yōu)勢(shì)將在未來(lái)的工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更好的作用。

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