由于可編程控制器(PLC)具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。關(guān)于整個(gè)機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線的自動(dòng)控制的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)另文介紹，本文主要闡述該系統(tǒng)中用作下位機(jī)的可編程控制器的作用，與計(jì)算機(jī)的通訊，程序設(shè)計(jì)方法及主要抗干擾措施等。

2 系統(tǒng)的組成及控制原理

2.1 系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)的組成部分包括輸供涂料系統(tǒng)、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、工位到位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、總控系統(tǒng)、涂料自動(dòng)輸送與換色系統(tǒng)。其中

輸供涂料系統(tǒng)包括：泵、涂料罐、涂料主管循環(huán)回路及帶自動(dòng)噴槍的涂料供漿裝置,并配有自動(dòng)定量控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。周邊設(shè)備主要有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和線性物料輸送系統(tǒng)組成。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)是機(jī)器人的重要設(shè)備之一，可分為兩部分：一是轉(zhuǎn)動(dòng)部分;二是用于毛坯傳輸和夾緊定位部分。工作臺(tái)應(yīng)該能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度與速度的精精確控制。這部分由交流伺服系統(tǒng)，并設(shè)置為位置/速度控制模式，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制模式的切換及位置指令脈沖串的輸出。用于毛坯傳輸和夾緊定位的裝置用電磁鐵固定旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上。線性物料輸送系統(tǒng)包括上料和下料兩部分。

2.2 控制原理

再生產(chǎn)過(guò)程中，毛坯的輸送有PLC控制，機(jī)器人和轉(zhuǎn)臺(tái)由計(jì)算機(jī)控制，它們之間必須傳輸某些信息才能使傳輸與噴涂過(guò)程銜接起來(lái)。PLC、計(jì)算機(jī)與被控對(duì)象之間的關(guān)系。

3 機(jī)器人自動(dòng)噴涂線的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能

機(jī)器人自動(dòng)噴涂線的結(jié)構(gòu)根據(jù)噴涂對(duì)象的產(chǎn)品種類、生產(chǎn)方式、輸送型式、生產(chǎn)綱領(lǐng)及油漆種類等工藝參數(shù)確定，并根據(jù)其生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)規(guī)模和自動(dòng)化程度設(shè)置系統(tǒng)功能。

3.1自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

識(shí)別系統(tǒng)是自動(dòng)線，尤其是多品種混流生產(chǎn)線具備的基本單元。它根據(jù)不同零件的形狀特點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，一般采用多個(gè)紅外線光電開(kāi)關(guān)，按能生產(chǎn)區(qū)別零件形狀特點(diǎn)的信號(hào)而布置安裝位置。當(dāng)自動(dòng)線被噴涂零件通過(guò)識(shí)別站時(shí)，將識(shí)別出的零件型號(hào)進(jìn)行編組排隊(duì)，并通過(guò)通信送給總控系統(tǒng)。

3.2同步系統(tǒng)

同步系統(tǒng)一般用于連續(xù)運(yùn)行的通過(guò)式生產(chǎn)線上，機(jī)器人、噴涂機(jī)工作速度與輸送鏈的速度之間建立同步協(xié)調(diào)關(guān)系，防止因速度快慢差異造成的設(shè)備與工件相撞。同步系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)輸送鏈速度，并向機(jī)器人和總控制臺(tái)發(fā)送脈沖信號(hào)，機(jī)器人根據(jù)鏈速信號(hào)確定再現(xiàn)程序的執(zhí)行速度，使機(jī)器人的移動(dòng)位置與鏈上零件位置同步對(duì)應(yīng)。

3.3工位到位自動(dòng)檢測(cè)

當(dāng)輸送鏈上的被噴涂零件移動(dòng)到達(dá)噴涂機(jī)器人的工作范圍時(shí)，噴涂機(jī)器人必須開(kāi)始作業(yè)。噴涂機(jī)器人開(kāi)始作業(yè)的啟動(dòng)信號(hào)由于工位到位啟動(dòng)檢測(cè)裝置給出。此信號(hào)起動(dòng)噴涂機(jī)器人的噴涂程序。如果沒(méi)有工件進(jìn)入噴涂作業(yè)區(qū)，噴涂機(jī)器人則處于等待狀態(tài)。啟動(dòng)信號(hào)的另一作用是作用是作為總控系統(tǒng)對(duì)工件排隊(duì)中減去一個(gè)工件的觸發(fā)信號(hào)。工件到位自動(dòng)檢測(cè)裝置一般采用紅外光電開(kāi)關(guān)或行程開(kāi)關(guān)產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)。

3.4機(jī)器人與自動(dòng)噴涂機(jī)

在自動(dòng)噴涂線上采用噴涂機(jī)器人和噴涂機(jī)應(yīng)具備基本工作參數(shù)和功能外，另外還應(yīng)具備：

1)噴涂機(jī)器人的工作速度必須高于正常噴涂速度的150%，以滿足同步時(shí)快速運(yùn)行;

2)自動(dòng)啟動(dòng)功能;

3)同步功能;

4)自動(dòng)更換程序功能(能接受識(shí)別信號(hào));

5)通信功能。

在確定了噴槍與機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡后，通過(guò)軌跡插補(bǔ)、工作位置點(diǎn)的圖形顯示和工作軌跡的逆解等程序，建立機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)軸實(shí)際噴涂效果，以驗(yàn)證在實(shí)際噴涂中旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、機(jī)器人和工件是否會(huì)產(chǎn)生相互干涉、運(yùn)動(dòng)是否協(xié)調(diào)、位置是否正確等，便于及時(shí)對(duì)噴涂軌跡程序進(jìn)行修改和調(diào)整。在建立工件模型和完成噴涂軌跡程序試驗(yàn)，以確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度參數(shù)、工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)、噴槍的出料量和零化幅度、物料和霧化壓力等工藝參數(shù)，達(dá)到均勻噴涂的目的。使噴涂質(zhì)量和噴涂效率較手工噴涂有了很大程度的提高，完全能滿足高精度的噴涂要求。

3.5總控系統(tǒng)

自動(dòng)噴涂線的總控系統(tǒng)控制所有設(shè)備的運(yùn)行。它具備以下功能：

1)全線自動(dòng)啟動(dòng)、停止和聯(lián)鎖功能;

2)噴涂機(jī)器人作業(yè)程序的自動(dòng)和手動(dòng)排隊(duì)、接受識(shí)別信號(hào)、向噴涂機(jī)器人發(fā)送程序功能;

3)控制自動(dòng)輸漆換色系統(tǒng)功能;

4)故障自動(dòng)診斷功能;

5)實(shí)時(shí)工況顯示功能;

6)單機(jī)離線(因故障)和聯(lián)線功能;

7)生產(chǎn)管理功能(自動(dòng)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品、報(bào)表、打印)

3.6 涂料自動(dòng)輸送與換色系統(tǒng)

為保證自動(dòng)噴涂線的質(zhì)量，涂料輸送系統(tǒng)必須采用自動(dòng)攪拌和主管循環(huán)，使輸送到個(gè)工位噴具上的涂料稀、稠保持一致。對(duì)于多色種噴涂作業(yè)，噴具采用自動(dòng)換色系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括自動(dòng)清洗和吹干功能。換色器一般安裝在離噴具較近的位置，這樣，減少換色的時(shí)間，滿足時(shí)間節(jié)拍要求。同時(shí)，清洗時(shí)浪費(fèi)涂料業(yè)較少。自動(dòng)換色系統(tǒng)由機(jī)器人控制，對(duì)于被噴零件的白色指令，則由總控系統(tǒng)給出。

3.7自動(dòng)輸送鏈

自動(dòng)噴涂線上輸送零件的自動(dòng)輸送鏈有懸掛鏈和地面鏈兩種。懸掛鏈分為普通懸掛鏈和錐桿式懸掛鏈。地面鏈的種類很多，有臺(tái)車(chē)輸送鏈、鏈條輸送鏈、滾子輸送鏈等。目前，汽車(chē)涂裝廣泛采用滑撬式地面鏈，這種鏈運(yùn)行平穩(wěn)、可靠性好，適合全自動(dòng)和高光澤度的噴涂線使用。輸送鏈的選擇取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件形狀、重量和涂裝工藝要求。懸掛鏈輸送零件時(shí)，掛具或軌道有可能掉異物，故一般用于表面噴涂質(zhì)量要求不高和工件地面噴涂的自動(dòng)線。而對(duì)大型且表面噴涂質(zhì)量要求較高的零件，都采用地面鏈。

4.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)輸入/輸出地址分配

PLC在機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線控制中的應(yīng)用的輸入/輸出地址分配表見(jiàn)表3：

表6輸入/輸出分配表

輸入 輸出

I0.0 啟動(dòng) Q0.0 運(yùn)行指示燈

I0.1 形狀傳感器1 Q0.1 噴槍1

I0.2 形狀傳感器2 Q0.2 噴槍2

I0.3 形狀傳感器3 Q0.3 噴槍3

I0.4 工作工位到位傳感器 Q0.4 主軸傳送帶

I0.5 成品工位傳感器

4.2 PLC外部接線圖

5.結(jié)束語(yǔ)

該機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，運(yùn)行情況良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，充分發(fā)揮了PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠檢測(cè)靈活，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、開(kāi)放性強(qiáng)、性價(jià)比高。高系統(tǒng)的應(yīng)用提高了上涂率，節(jié)省了涂料，降低了產(chǎn)品制造成本，并有利于環(huán)保。實(shí)現(xiàn)表明PLC在傳統(tǒng)行業(yè)技術(shù)改造中是有大作為的。