基于PLC与工业机器人的自动生产线智能包装系统设计

于南楠

黑龙江农业工程职业学院 黑龙江哈尔滨 150001

摘要：智能包装作为一种新型的包装技术和形式，其交互性能够使用户和产品之间建立起较为紧密的联系。工业领域的控制系统是推进智能型加工制造升级的重要环节，是形成具备较强国际竞争能力的加工制造企业，提高我国的综合国力，保障国家安全，打造世界强国的根本保证。在自动生产线过程中，工业机器人采用ABBIRB1206轴机器人将物料瓶放入物料台包装盒中，待包装盒工位放满物料后，由工业机器人加盖。加盖完成后根据瓶盖颜色对盒盖指定位置分别贴标签，贴签完成后通知智能仓储单元入库，实现了智能包装过程。通过RobotStudio离线编程软件搭建仿真系统，合理规划生产资源降低开发成本，缩短开发周期，提高工作效率，进而优化自动控制系统，达到预期效果。

关键词：PLC；工业机器人；自动生产线；智能包装；设计

引言

智能型制造装置系统是智能型制造方式体现的载体，即为信息科学技术和现代化控制科技有机结合形成的实际应用的体系，该体系的重点环节是大容量的信息数据处理、图形图像识别、复杂状态分析、方向决策等现代化工业控制相关科技的开发及实际使用，为此可以认为工业领域的控制装置系统是智能型制造体系中自动化相关技术及信息化相关技术的重要基础，这当中的可编程的逻辑控制器单元（英文缩写为PLC）为工业控制领域中获得了比较广泛实际应用的重要部件之一。工业控制过程的安全性是智能型制造工程的关键保障，也是形成制造领域强国及网络技术应用强国发展战略得以实现的重要基础。

1工业机器人

工业机器人是运用在工业生产中的一种可通过技术人员手动操控或系统智能操控的一种机械手，他可以通过系统设置自由活动完成系统下达的指令。并能凭借自身的能源和控制力实施产品的创造和制造。在智能制造生产线中，需要提前编辑好程序，根据提前下达的指令行驶生产。

2PLC控制系统

2.1控制单元

可编程逻辑控制装置指的是一类依靠控制领域相关科技及信息数据通信相关科技为框架的数字化控制系统，是一类能够实现编程控制功能的核心模块。控制装置一般由硬件单元、工作控制程序、总线系统等部件构成。硬件单元组成了控制单元的最根本的硬件结构，借助各种硬件单元的组合，能够匹配各类工业控制场景的实际需求。

2.2逻辑组态软件

逻辑状态程序指的是工作在上位机的综合型系统开发平台，完成可编程控制单元的匹配、逻辑控制方面的编译活动，编译工作之后生成了系统可以运行的文件下推到控制单元或者仿真装置，用以达成系统调试、状态监控、线上故障诊断、线上调整/强行改变参量及线下仿真模拟等操作。

2.3监控状态程序软件

相较于市面上常规型号的电脑网络系统，PLC相关的程序开发平台在基础开发程序前提下实施了相关封装操作，能适应数量更多的工程软件设计者，相关软件的开发过程中只需具备较低水平的软件开发能力就能胜任，相关开发工作的效率将会获得显著提升。PLC模块具有集成化的拓展功能，能够适应各种需要，开发过程中借助各种组合生成相关系统，并且PLC模块也具备比较优异的周边环境适应能力及抵抗外界干扰的能力。

3基于PLC与工业机器人的自动生产线智能包装系统设计

3.1系统总体设计

根据智能包装自动生产线控制要求，结合ABB工业机器人在现实生产制造中的应用，前序分拣单元完成后合格的瓶装物料放入待包装区，工业机器人搬运单元有两个升降台机构存储包装盒和包装盒盖;升降台A将包装盒推向物料台上;6轴机器人将物料瓶抓取放入物料台上的包装盒内;包装盒4个工位物料瓶，物料放满之后6轴机器人从升降台B上吸取盒盖，盖在包装盒上;6轴机器人根据瓶盖的颜色对盒盖上标签位进行分别贴标，贴完4个标签后通知智能仓储单元入库。

3.2系统设计流程

(1)系统设计流程。通过PLC编程实现总体编程，PLC与机器人进行数据通信，配置好IO点，关联PLC与机器人的输入输出点。最终实现整体系统设计。(2)工业机器人搬运单元底盒升降机构的推料气缸将物料底盒推出到包装工作台上，同时定位气缸伸出，物料台检测传感器动作，该单元上的机器人开始自动执行瓶子搬运功能。(3)当盒子中装满4个瓶子后，机器人开始自动执行盒盖搬运功能。(4)机器人盖好盒盖后，开始自动执行标签搬运功能，标签的粘贴与物料装到盒子中盒盖的颜色对应。

3.3机器人工作站软件系统编程

PLC编程实现升降台A、B动作要求驱动部分使用步进驱动器，连接PLC的I/O信号，在PLC中编程完成脉冲设置。设置步进驱动器的拨码为01110111，设置步进驱动器的锁机电流大小为1．04A，设置细分表为400，主要用于位移脉冲控制。在PLC中通过寻找原点，绝对位移以及相对位移完成升降台的运动距离，经现场多次测定每一个物料盒上升的脉冲数为从原点位置往上运动脉冲为2500，此数据根据多次测量所得的理想脉冲数。

3.4机器人离线编程

ABB工业机器人的程序包括系统模块和用户建立的模块，在用户模块中创建模块完成多个控制要求编，通过创建模块构建机器人的程序。工业生产中机器人很多的场合用于物品的搬运。主要包括水平搬运和水质搬运，本系统中的搬运属于水平搬运范畴，机器人从物料台中取出物料放入到指定的物料盒里，将物料盒装满后将物料盒盖上盒盖，之后对所放入的物料进行贴标签动作，贴完所有标签，一个动作流程完成。实现的搬运过程比较复杂。通过离线编程实现机器人运动轨迹动作要求，在RobotStudio软件软中创建机器人工作站，并创建系统，在编程模块通过使用偏移指令完成物料移动的动作，完成机器人将物料放入物料盒，并贴入标签的动作。并在实际工作中校验机器人点位即可实现上述搬运过程控制。

3.5上位机触摸屏实现

整个系统分别设计了上料工作站、加盖拧紧工作站、智能分拣工作站、工业机器人搬运工作站、智能仓储工作站，根据生产的实际情况实现整个系统全部自动化运行，将所有的工作站建立通信连接，采用RS485进行通信。物料在多个工作站之间完成不同的工序，通过各个工作站之间的通信完成信号互通，在上料工作站中将物料装入瓶中完成装瓶工作，装好瓶后将信号发送到加盖拧紧工作站，可以进行加盖拧紧工作，拧紧完成信号通知智能分拣工作站可以进行分拣工作，分拣完成后合格的物料可以包装，通知机器人工作站，在机器人工作站完成瓶装入包装盒、盖包装盒盖、贴标签工序，标签贴完后推到物料台以备仓储，通知智能仓储工作站进行智能码垛完成最终仓储工作。通过工作站之间互联完成互联互通，整个系统完成全自动运行。

结束语

综上所述，伴随着智能制造技术的普及与新型信息技术的进步，PLC控制系统作为常规的自动化重要装置一定会得到更加广泛地使用，新科技地持续出现将使PLC控制系统朝着更加可控、安全及智能化的方向推进。根据ABB－IRB120工业机器人在工业制造中的应用设计自动生产智能包装系统的建模，并建立相应的控制系统和I/O信号，同时可以通过软件的仿真功能实现现场调试工作。并通过触摸屏实现上位监控功能。

参考文献

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