由于可編程控制器(PLC)具有體積小、抗干擾能力強、組態(tài)靈活等優(yōu)點，因而在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。關(guān)于整個機器人噴涂生產(chǎn)線的自動控制的詳細設(shè)計與實現(xiàn)另文介紹，本文主要闡述該系統(tǒng)中用作下位機的可編程控制器的作用，與計算機的通訊，程序設(shè)計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)、自動識別系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、工位到位自動檢測系統(tǒng)、總控系統(tǒng)、涂料自動輸送與換色系統(tǒng)。其中

輸供涂料系統(tǒng)包括：泵、涂料罐、涂料主管循環(huán)回路及帶自動噴槍的涂料供漿裝置,并配有自動定量控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。周邊設(shè)備主要有旋轉(zhuǎn)工作臺和線性物料輸送系統(tǒng)組成。旋轉(zhuǎn)工作臺是機器人的重要設(shè)備之一，可分為兩部分：一是轉(zhuǎn)動部分;二是用于毛坯傳輸和夾緊定位部分。工作臺應(yīng)該能在一定范圍內(nèi)實現(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，由計算機進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)過程中，毛坯的輸送有PLC控制，機器人和轉(zhuǎn)臺由計算機控制，它們之間必須傳輸某些信息才能使傳輸與噴涂過程銜接起來。PLC、計算機與被控對象之間的關(guān)系。

3 機器人自動噴涂線的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能

機器人自動噴涂線的結(jié)構(gòu)根據(jù)噴涂對象的產(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)模和自動化程度設(shè)置系統(tǒng)功能。

3.1自動識別系統(tǒng)

識別系統(tǒng)是自動線，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進行識別，一般采用多個紅外線光電開關(guān)，按能生產(chǎn)區(qū)別零件形狀特點的信號而布置安裝位置。當(dāng)自動線被噴涂零件通過識別站時，將識別出的零件型號進行編組排隊，并通過通信送給總控系統(tǒng)。

3.2同步系統(tǒng)

同步系統(tǒng)一般用于連續(xù)運行的通過式生產(chǎn)線上，機器人、噴涂機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)自動檢測輸送鏈速度，并向機器人和總控制臺發(fā)送脈沖信號，機器人根據(jù)鏈速信號確定再現(xiàn)程序的執(zhí)行速度，使機器人的移動位置與鏈上零件位置同步對應(yīng)。

3.3工位到位自動檢測

當(dāng)輸送鏈上的被噴涂零件移動到達噴涂機器人的工作范圍時，噴涂機器人必須開始作業(yè)。噴涂機器人開始作業(yè)的啟動信號由于工位到位啟動檢測裝置給出。此信號起動噴涂機器人的噴涂程序。如果沒有工件進入噴涂作業(yè)區(qū)，噴涂機器人則處于等待狀態(tài)。啟動信號的另一作用是作用是作為總控系統(tǒng)對工件排隊中減去一個工件的觸發(fā)信號。工件到位自動檢測裝置一般采用紅外光電開關(guān)或行程開關(guān)產(chǎn)生啟動信號。

3.4機器人與自動噴涂機

在自動噴涂線上采用噴涂機器人和噴涂機應(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%，以滿足同步時快速運行;

2)自動啟動功能;

3)同步功能;

4)自動更換程序功能(能接受識別信號);

5)通信功能。

在確定了噴槍與機器人的運動軌跡后，通過軌跡插補、工作位置點的圖形顯示和工作軌跡的逆解等程序，建立機器人各運動軸實際噴涂效果，以驗證在實際噴涂中旋轉(zhuǎn)工作臺、機器人和工件是否會產(chǎn)生相互干涉、運動是否協(xié)調(diào)、位置是否正確等，便于及時對噴涂軌跡程序進行修改和調(diào)整。在建立工件模型和完成噴涂軌跡程序試驗，以確定機器人的運動速度參數(shù)、工作臺的旋轉(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)

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

1)全線自動啟動、停止和聯(lián)鎖功能;

2)噴涂機器人作業(yè)程序的自動和手動排隊、接受識別信號、向噴涂機器人發(fā)送程序功能;

3)控制自動輸漆換色系統(tǒng)功能;

4)故障自動診斷功能;

5)實時工況顯示功能;

6)單機離線(因故障)和聯(lián)線功能;

7)生產(chǎn)管理功能(自動統(tǒng)計產(chǎn)品、報表、打印)

3.6 涂料自動輸送與換色系統(tǒng)

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

3.7自動輸送鏈

自動噴涂線上輸送零件的自動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，有臺車輸送鏈、鏈條輸送鏈、滾子輸送鏈等。目前，汽車涂裝廣泛采用滑撬式地面鏈，這種鏈運行平穩(wěn)、可靠性好，適合全自動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，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線。而對大型且表面噴涂質(zhì)量要求較高的零件，都采用地面鏈。

4.系統(tǒng)硬件設(shè)計

4.1系統(tǒng)輸入/輸出地址分配

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

表6輸入/輸出分配表

輸入 輸出

I0.0 啟動 Q0.0 運行指示燈

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

該機器人噴涂生產(chǎn)線PLC自動控制系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場安裝調(diào)試，運行情況良好，達到了預(yù)期目標(biāo)，充分發(fā)揮了PLC控制系統(tǒng)運行可靠檢測靈活，維護方便的優(yōu)點。系統(tǒng)操作簡便、開放性強、性價比高。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。實現(xiàn)表明PLC在傳統(tǒng)行業(yè)技術(shù)改造中是有大作為的。