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1、卫生陶瓷施釉机器人控制系统hesp导语：针对一种施釉专用机器人，以PLCCPU、多轴运控模块、工业触摸屏为核心构建卫生陶瓷施釉机器人控制系统硬件平台,介绍了机器人控制系统硬件构造组态和通讯连接方式。引言由于卫生陶瓷如坐便器、水箱和洗面器等坯体外表外形复杂，所以内外外表施釉工艺与喷枪轨迹规划也相应比拟复杂。据调查，目前国内的卫生陶瓷行业仍普遍采用人工作业的方式进展喷釉，其消费率低下,质量难以保证。一些单位曾采用通用关节机器人，配套设计周边设备构成机器人喷釉消费线由于其控制系统普遍采用工业控制机或者单片机作为主控机，在高湿、高温的施釉工作环境中稳定性较差。此外，采用通用关节机器人一方面由于其工作空
2、间的限制,喷涂内腔时存在着喷涂死角,需要在后续工序由人工补涂；另一方面，机器人与外部转台采用不同的系统控制,难以实现机器人与工件转台联动,其控制经过仍然是模拟人工施釉动作。综合考虑上述问题，本文提出一种卫生陶瓷专用施釉机器人系统，即以CPU、多轴运控模块、工业触摸屏为核心构建硬件平台，可以实现机器人与工件转台联动，保证系统具有很高的稳定性适应工作环境，并且具有较强的通用性和开放性，适应产品更新和网络化治理。机器人系统总体构造施釉机器人工作站由喷涂机器人本体、多工位转台、工件转台、机器人及消费线的控制系统、输供釉系统、釉厨等局部组成,如图1所示。其中，控制系统包括系统治理单元、运动控制单元、外部
3、伺服传感单元、电源治理单元等。多工位转台具有四个工位，包括上下件工位、停当工位、喷涂工位和晾干工位。输供釉系统由喷枪控制气、回流气和输釉回路组成。机器人本体构造，如图2所示。卫生洁具施釉的机器人具有六个自由度,其中机器人本体具有五个自由度，包括确定末端空间位置的三个自由度。两个手腕转动自由度，工件转台作为机器人的一个外部轴跟随喷枪做变速转动。采用正交构造的二自由度手腕，以进步内外表施釉作业空间内的灵敏度，且简化了通用机器人三自由度手腕传动机构；电机和减速器安装在上臂尾部，减小运动质量和惯性。控制系统硬件构造控制系统需求该控制系统用于控制上述五自由度施釉机器人和工件转台。工件经多工位转台传送到工
4、件转台，工件转台带开工件旋转，同时机器人携带喷枪对工件施釉。因此，工件转台作为机器人的一个外部轴与关节机器人构成联动整体。沟通伺服电机驱动机器人各关节作变速运动。各位置点的位置和速度数据事先经示教方式获得，即由人手握示教盒进展示教操纵，控制系统记录各中间位置点的位置和速度，并存入内存。示教完毕后,操纵员还可以根据实际情况进展示教调整。在自动喷涂经过中,机器人根据记忆下来的示教数据进展再现运动。根据工艺流程，要求控制系统可以存储大量示教数据，通经过序可方便地访问和修改这些数据，并将其显示在触摸屏上，还可以将这些数据存储在计算机或者存储卡中，以实现数据保存或者多机间分享。总的来讲该控制系统应具备以
5、下控制功能：1位置、速度正逆解计算：2机器人关节伺服运动控制；3施釉经过示教编程：4示教再现；5手动操纵；6喷釉经过顺序控制；7经过监控和紧急处理；8记录统计。控制系统硬件构造组成由于施釉现场为高温、高湿环境，机器人控制系统稳定性是保证机器人正常运行的必要前提。三菱系列PLC具有丰富的编程指令，软件设计环境良好，编程灵敏等特点，所以本文采用以三菱Q系列、多轴运控模块、工业触摸屏为核心构建控制系统硬件平台。其中，PLCCPU模块负责系统治理、工作空间轨迹规划、插补计算、位置和速度正逆解计算、逻辑控制及各单元间通讯等任务；运控模块负责关节变量的插补和电机运动控制：触摸屏为人机界面，用作数据的输入输
6、出操纵与显示。控制系统硬件构造组成如图3所示。PLC以模块式构造插接在基板单元Q38上，包括电源模块Q61PA2,高性能轴运动控制模块QUN,伺服外部信号输入模块QLX,数字输入模块QX和数字输出模块QY。工业触摸屏GOTSB具备8色明晰的荧幕显示，可轻松操纵和维护。前五台伺服电机分别驱动施釉机器人本体的腰部、下臂、上臂和正交构造手腕，第六台伺服电机驱开工件转台变速旋转。通讯连接工业触摸屏和PLCCPU之间通讯，选用汇流排连接模组A9GTBUSS,它是一种可以节省电缆连接空间的通讯模组，连接直接、快速、方便，并支持高速显示和微动快速回应，是通讯速度最快的一种连接方式。图4分享内存设置控制程序通
7、过USB接口传输到PLCCPU模块和运控模块中，同时PLCCPU还装有存储卡SRAM卡以扩展其内部存储器的容量。PLCCPU和运动CPU之间分享其内存。分享内存设置如图4所示。运控模块与伺服放大器之间以及多部伺服放大器之间通讯选用SSCNET,它是三菱所提出的串行式伺服控制。串行式控制具有自己的通讯协议，根据此通讯协议，控制器与被控制端进展数据交换,以作为运动控制或者获得相关伺服信息回到控制器本端。该通讯根据固定时钟进展数据交换及更新。采用程序运动控制技术,消除传递时间误差,进而做到同步运动控制。完毕语通过上述控制系统硬件组态，开发研制出的施釉机器人已应用于唐山惠达陶瓷集团股份公司陶瓷消费的施釉现场，其运行效果良好。喷涂后的工件内外外表釉面厚度均匀,且不流淌，因此节省釉料。与人工喷涂相比，降低了操纵人员的工作量，大大进步了消费效率，深受操纵人员的欢送。理论证实，以PLCCPU、运动控制模块、工业触摸屏为核心构建控制系统硬件平台，可以保证系统稳定性，完全知足消费需要。参考文献共建辉，张振东1机器人施釉消费线PLC控制系统的设计 J1电工技术杂志，20032:30蒋新松1机器人与工业自动化 M石家庄：河北教育出版社.点击此处下载资料:编辑:何世平