工业机器人系统集成实习报告.docx

工业机器人系统集成实习报告 工业机器人系统集成实习报告 姓名： 班级： 学号： 老师： 冯虎/张颖/徐庆宏 日期： 2021.10.18—2020.11.12 地点： 工程中心5号楼/7B 1楼 成果： 基于PLC和机器人的装配系统设计 摘要：传统制造业向智能制造业转型升级势在必行工业机器人技术的发展成了制造业升级转型的助推器基于PLC限制的工业机器人系统可以使个体机器人通过PLC通信网络连接在一起，不仅改善了工业机器人的柔性特性，还使多个工业机器人协调合作的自动化生产线成为可能，加速了工业机器人产业的发展在这次的实训中我们主要就围绕了对装配机器人的集成，以及基于PLC的系统的综合设计和仿真运行在实训中我们主要集成和设计了一个基于PLC和ABB机器人的自动装配系统 关键词：ABB机器人；PLC；装配系统 一 课题基本介绍和可行性分析1.1 课题要求 针对典型工业生产线（工件搬运、装配、或药品、食品分拣等），设计基于PLC和机器人的装配系统，包括传送带、光电检测单元、机器人、PLC、触摸屏等。

设计部分主要包括可行性分析、基于SolidWorks的生产线三维建模和基于PLC和机器人的装配系统设计等其中基于PLC和机器人的装配系统设计部分包括系统功能说明、总体方案设计、硬件选型与设计（包括硬件选型、PLC的I/O安排、PLC与机器人I/O的电气接线图等）、软件设计（包括PLC程序和机器人程序设计中的程序功能说明、流程图和程序等）、系统分析和设计小结等 1.2 工业机器人系统 工业机器人一般由执行系统、驱动系统、限制系统、感知系统、决策系统及软件系统组成执行系统是工业机器人为完成作业，实现各种运动的机械部件驱动系统为各执行部件供应动力，工业机器人采纳的传动方式，通常有液压、气动和电动等几种驱动系统限制系统对工业机器人实行限制和指挥，使执行系统按规定的要求进行操作一般它由限制计算机或可编程限制器、电气与电子限制回路、协助信息和电气器件等组成 1.3 PLC技术 PLC技术的优点可以分为3个部分：PLC技术的适应性比较先进，可以敏捷应用；PLC技术的限制实力强，故而具有较高的牢靠性；PLC技术操作简洁，应用较为便捷 1.4 可行性分析 随着工业4.0和工业产业的信息化发展，在工业生产过程中广泛运用自动限制和自动调整系统以代替人工操作和机器体系进行加工生产。

在更加高度的自动化场景中，人只是作为间接的照管和监控机械系统的生产状况在这样的大趋势下，随之被开发出来的各类限制系统包括了PLC等系统同时在各类传感器和感知设备的发展下，生产加工设施渐渐智能化，加强感知的状况下，也为各类生产过程的自动感知和限制供应了条件同时，多种多样的智能自动化机械臂也被开发出来作为具有高度通用性的工业自动化解决方案，各个公司如ABB机器人和NACHI机器人等都针对不同的运用场景推出了多种多样的机器人型号供实业企业来选取通过对机器人的I/O接口运用和相应程序的编写可以有效实现机器人和自动化系统的有机协作通过整合PLC，传感器及机械臂我们可以有效实现对整个装配和搬运过程的监控和管理，实现完全的自动化限制 本次实训中我们安排基于ABB机器人，PLC系统，传感器和传送带等组件组成一个基于PLC的精密光学仪器自动化组装流水线通过传送带转运工件和成品，运用机械臂抓取和装配所需部件通过传感器检测部件位置和状态并通过PLC由I/O传递给机械臂 二 基于SolidWorks的生产线三维建模2.1ABB机器人三维建模 由于后文中运用了ABB机器人的相应配套模拟仿真软件，其数据库中自带有所须要的机器人本体数据和建模等信息。

因此在这里略去对下文中所运用的IRB1200机器人的建模工作 图2.1.1 ABB机器人IRB1200 图2.1.2 参数图 2.2 吸盘三维建模 在装配精密光学仪器时，由于不能对镜片等组件造成损害和刮痕等影响运用的损伤，因此设计了一具气动吸盘来完成对涉及的镜片类工件的抓取和装配工作通过吸盘来抓取和装配能够有效避开对镜片类组件的损伤 （1）首先分析吸盘的整体结构，为吸盘绘制出剖面草图图2.2.1） （2）选定轴线后旋成旋转体图2.2.2） （3）在对应位置绘制草图并挖出相应空槽图2.2.3） （4）绘制并拉伸出卡笋图2.2.4） （5）完成吸盘绘制并导出图2.2.5） 图2.2.1 剖面图 图2.2.2 旋转体图2.2.3 空槽草图 图2.2.4 卡笋绘制 图2.2.5 成品图 三 基于PLC和机器人的装配系统设计3.1 系统功能 在装配过程中，机械臂从传送带上抓取底座，搬运到工作台上的装配台凹槽中。

随后机械臂换装吸盘吸取位于传送带上的镜片组件，抓取并装配到装配台上的底座中在完成了对底座的装配后，机械臂再次换装机械爪以将完成装配的组件转运到成品传送带上至此机械臂完成装配过程并起先下一循环 PLC在整个系统中负责驱动和协调传感器，传送带电机和以I/O接口与机器人系统进行沟通沟通来实现与之的协作机器人在整个系统中须要通过坐标系中对工件和机械臂抓手的定位来实现对装配过程的精确限制PLC与机器人通过I/O接口相互传递信息从而实现对整个系统的协调 3.2 总体方案设计 当工件运行到传送带传感器处时，传感器传递信号，PLC系统则停止相应的传送带并向机械臂发送I/O信号以使之抓取相应的工件，实现机械臂和PLC系统的整体协作和限制，确保装配和转运的过程受控且牢靠 在装配和抓取的过程中，通过示教过程确定的数个标定点可以作为坐标偏移和限制的锚点通过依据设计参数对坐标进行偏移和操作可以实现较为便利的对机器人限制，削减工作量和误差发生概率 图3.2.1 工作中的工作站仿真 3.3 硬件选型与设计 3.3.1 硬件选型 在此次的实习中中，我们选用了西门子PLC中心限制器CPU1217C。

CPU1217C是西门子公司出品的紧凑型解决方案，带有14个集成式输入/输出以及24V直流电源 图3.3.1.1 西门子PLC数据 图3.3.1.2PLC中心限制器CPU1217C 在之前的实训中我们有接触过西门子PLC中心限制器CPU1217C因此较为熟识对其的编程特性在过去学习阅历的基础上对其进行设计和编程 3.3.2 硬件设计 图3.3.2.1 硬件接线示意图 图示接线依次表明白我们对整个系统的设计思路接入的启停按钮限制其整个系统的启动和停止基座和部件对应的传感器能够在检测到工件时回传信号经过PLC接收后限制电机同时向机器人输出I/O信号机械臂执行完毕后同时向PLC输出I/O使得PLC系统推动下一步运行 以上功能集成于PLC系统中，通过PLC进行统合管理和协调 3.4 软件设计 3.4 软件设计 图3.4.1 对PLC输入 图3.4.2 PLC输出 PLC系统程序主要重点在于，位于传送带上的工件是否到达指定位置当所运输的工程零件到达机器人的工作位置，检测到零件的传感器即向PLC系统传输一信号。

此信号使得PLC系统停止相对应的传送带运作，同时向机器人发送一I/O信号，通知机器人对应零件已经到达指定位置待机器人移动零件到装配空间后，传感器复位的同时PLC系统接收到来自机器人系统的I/O信号此时PLC系统推断工件已经移动走，系统接着运作传送带使得下一批零部件来到待用位置被传感器检测到 图3.4.3 PLC程序段1 本段程序主要包括对PLC系统的启动和状态保持同时编写了停止程序和对传送带的限制其中通过继电器对部件传送带进行了限制 图3.4.（4.5.6）PLC程序段2 本段程序主要包括了对传感器输入信号的处理和对机器人I/O信号的发出和接受同时运用相应的逻辑依次分析和响应了对应的状态通过中间继电器结合程序段1对传送带电机的启动停止进行限制 图3.4.7 机器人工作示意图 机器人程序的主要功能在于通过固定的工程装配依次实现对成品的组装在检测到来自PLC系统的I/O信号后，机器人根据程序对运动到指定位置的器件进行抓取或吸取随后在装配台上进行组装工作和成品的转运搬运对工件的定位主要依靠示教定位和依据设计数据确定的坐标偏移。

详细程序见附录 3.5 系统分析 ABB机器人IRB1200是依据我们设计指标而选定的能够完成任务而较为经济的机器人型号相对于其他型号，IRB1200能够有更小的体积，更快的运行速度从而能够以更高的效率和空间利用率来进行光学仪器的装配工作这一型号内置的气管结构能够省略在机器人外部布置气管，驱动气动抓手和吸盘的不必要结构，增加系统的集成程度和平安性能，削减平安隐患PLC系统运用的是从前有过编程阅历的CPU1217C，通过24V直流供电，能够供应14路I/O，足以满意我们的需求同样的，兼具了平安性能和便捷特征，能够适配绝大多数的工程环境，不须要另外加以设计 四 实习小结 为期四周的实习就这样结束了，这四周让我收获良多同时我们还学习了PLC软件的安装，也实现了PLC与自动分拣限制系统的调试，最终完成了利用PLC胜利限制了自动分拣设备的正常运作当然其中还学习了画图等一些与自己专业关联的学问我在实训的过程中，让我学到了很多东西，其中最主要的是PLC设计方法与应用设计步骤是首先是我们要弄清晰设备的依次运作，然后结合PLC学问在图纸上画出依次功能图，将依次功能图转变为梯形图，之后利用PLC 软件编程。

在练习的时候，我们可以实现用编辑好的程序与自动分拣设备进行调试总的来说，我是较好的完成了既定任务PLC实训让我了解了plc依次功能图、梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我更加了解了关于PLC设计原理与方法按我的总结来看，有许多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法这次实训脱离不了集体的力气，遇到问题和同学相互探讨沟通，同学之间解决不了的问题就去找老师探讨 为期四周的实习圆满结束，离不开老师的帮助和激励娴熟驾驭了solidworks等一些基本应用为以后的学习奠定了基础，是高校生涯中不行或缺的珍贵实习精力 参考文献 GB/T 32854.1-2016, 工业自动化系统与集成 制造系统先进限制与优化软件集成 第1部分：总述、概念及术语. 刘增良，刘国亭．电气工程CAD．北京:中国水利水电出版社，2002． 齐占庆，王振臣．电气限制技术．北京:机械工业出版社，2002． 史国生．电气限制与可编程限制器技术．北京:化学工业出版社，2003． 郁汉琪．电气限制与可编程序限制器应用技术．南京:东南高校出版社，2003． 。