本文聚焦我国物流码垛行业的自动化问题，采用视觉检测技术、工业机器人技术、PLC通讯技术，实现对产品的自动化识别、分类、码垛。本项目不仅提高了工业生产的效率，降低了劳动成本而且在工业生产过程中免除了工伤等意外事故，确保了员工的生命安全。在对国内外工业码垛机器人进行研究分析的基础上，设计了以PLC为控制核心，触摸屏为人机交互界面的工业码垛机器人控制系统。同时，在设计系统的基础上，本文还根据码垛作业的实际运行过程的特点，根据软件系统的编码，为满足工业要求提供了便利。本文以新型工业码垛机器人为主要研究对象，基于横河FA-M3 PLC进行分析设计，完成整个码垛机器人控制系统的软硬件研究设计，然后基于码垛机器人在实际工作中的特点以及实际应用需要进行研究，通过对一系列码垛机器人生产系统进行分析测试，可以轻易看出以PLC为基础工业码垛机器人控制系统，不但能够进行现场I / O数量的采集和控制，还可以驱动交流伺服电机通过位置控制模块完成堆叠机器人四轴的运动控制。在满足要求的前提下，可以显着提高机器人的可靠性和性价比。码垛机器人操作多样化，通过分析，其在工业领域应用前景十分广阔。
目录
引言 1
一、控制系统总体设计 2
（一）机构原理分析 2
（二）系统设计 4
三、硬件系统设计 6
四、PLC软件设计 7
（一）软件设计 7
（二）系统作业流程分析 8
总结 10
参考文献: 11
致谢 12
引言
随着科学技术发展进程的不断加快，工业机器人的研究与设计逐渐进入高潮，自动化工厂不断增加，计算机集成制造系统也不断完善，逐渐完成自动化设计。就目前情况来看，中国的机器人生产是用户需要的，由于用户需求差异较大，因此需要很多不同的品种和规格与用户进行匹配，而实际需要的零件通常存在使用不普遍，供应商的供货周比较期长，实际使用质量和可靠性相对不够稳定。
步入21世纪以后，传统类工业的生产已无法满足当今社会需求，而且工人员工在生产线上的长时期工作会使他们劳累因此减低产量，而且长时期单一工作会使员工感到枯燥，甚至对员工心理健康产生负面影响。让机器人等自动化设备进入工厂，完成工业生产上的自动化、 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
智能化。不仅解决了上诉一些列的弊端问题，而且节约了生产上的成本，提高了生产数量。当工业机器人固定在基座上时，它的工作范围是有限的，只能完成固定的动作，不能实现高度自动化，本文设计码垛机器人的带外部轴的，当一个工位堆放时,其他工位可以密封箱子,更换空箱子,转移成品箱子等。系统最多可以选择4个工位进行预约,至少可以节省2组操作员,提高生产效率。系统中选用了三菱Q系列PLC和定位模块QD75MH1。
本文的第一章是工业码垛机器人及其结构分析的简要介绍。机器人主体的优点是它可以在工作范围内的任何地方停止并保持静止，无论它是空的还是负载的。换句话说，它可以实现随机平衡状态。机器人机械结构的三维仿真设计。第二章是工业码垛机器人控制系统的硬件设计与实现。第三章是系统的软件设计与实现。人机交互软件是使用触摸屏上构建的软件编写的。界面简单易懂。
机器人移动基础系统(MBS)由移动轴,伺服控制系统,HMI,PLC控制单元组成。 MBS系统和码垛工作台配合完成多站码垛工作。该系统还可用于需要工业机器人进行调度的其他工作场所,例如在不同工位的装载和卸载以及机床的处理,具有广泛的应用
一、控制系统总体设计
作为物流自动化领域的一项新技术，码垛技术近年来发展迅速。广泛使用的码垛机器人对提高劳动生产率和降低生产成本具有重要意义。在充分研究工业码垛机器人的基础上，设计完成一种相对新型PLC工业控制系统，也就是本文要研究介绍的工业码垛机器人控制系统。该设计的系统是以横河电机为主要的控制系统核心部件，而以最新型的人机交互系统作为现实与操作界面。而软件系统则更为智能化，能够根据实际工作需要以及具体的流程进行编程操作。通过实践检验与运行测试，该工业码垛机器人能够很好地完成工作并且拥有很多有点，比如安全性与稳定性非常高，并且能够根据实际工作需要进行拓者设计，后期维护也十分方便。
（一）机构原理分析
在进行工业码垛机器人控制系统的研究设计时，我们主要用到的核心部件是非常常见的横河电机，型号是FA 1 M3 PLC。通过反复实践研究与测试，该PLC控制系统的功能多非常多样，性能优势很大，在实际处理过程中运算速度很快，进行扩展的能力也非常强，在实际设计研究中，我们可以用它进行伺服电机驱动以及系列教学功能，并且可以用于其他外围的I / 0数量的处理等。在实际工作中，由于FAM3 PLC是基于模块化设计的，因此可以根据我们不同的工作任务以及工作流程选用最适合的工作模块。本文所设计的机器人码垛控制系统则主要使用到作为中央处理器的CPU模块，提供电源的电源模块，实际设计需要的数字量模块，位置控制模块还有通信模块等等。


图1 平衡吊机构原理图
本文所研究设计的一个工业码垛机器人，主要采用的是平衡式的一个起重机，其结构如图1所示。在这种设计机构中，他的相应构件5与6采用的是原始运动的一个部件。 由于本文设计的这个机构它有着两个可用的自由度，因此确定了该机构的运动。 桁架核心部分是一个平行的四杆机构，由ABD，DEF，BC，B，C，D，E，F四个CE带铰链，BC∥=DE和BD∥=CE。
工业机器人通过cclink智能设备板卡与Q系列PLC通过工业以太网进行通讯,在PLC首先设定好伺服点参数和不同类型工作的程序号。在根据需要堆叠每个工件不同之后,需要手动对工件进行密封,叉车在整个系统中用于运输整个箱子和更换空箱子。当叉车将空箱运送到装箱工位，所有工作准备就绪时,按下工作站启动框的开始按钮启动PLC，PLC将当前工件类型的程序编号发送给机器人。工业机器人收到程序编号确认程序正确后,开始工作。根据程序设计的要求,工业机器人将所需要到达的位置发送到PLC,PLC发出定位指令驱动伺服系统运行,伺服系统根据定位数据将机器人移动到指定位置。到达指定位置后,PLC向机器人发送到位信号,工业机器人开始堆叠。如果一个工作站为多个位置的机器人,是一个堆叠过程,工业机器人回到机械原点,再次发出呼叫指令发出第二个位置,PLC收到命令,重新启动伺服定位,放置到位后,工业机器人工作,重启堆叠多个位置婴儿床代码可以实现多个位置调度。当工业机器人执行完整盒子的堆叠时,工业机器人返回机械原点,所有信号复位，发送给PLC停止状态，等待另一个站的预约或启动信号唤醒。
机器人的主体机构拥有很多有点，在实际工作中，不管他是装载运行还是空机状态，他都可以根据实际需要停在他实际工作范围可能的任何位置而且能够保持静止的状态，换句话说，该机器人能够实现随机平衡的运动与静止状态。该机器人的具体机械结构进行三维仿真操作，其实际三维仿真相应的设计效果展示如图2所示。
在实际工作中，该机器人拥有四个可操作的自由度，而且他们都相对独立。因此，其机械结构也可按照这种状态成四个主要的部分，机器人基座能够进行旋转的部件以及对应的驱动装置。

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