冲压装配机器人PLC控制系统设计文献综述

 2022-08-04 11:38:01

综 述

冲压装配工艺加工生产是机械加工中常用的一种加工方法,随着机械行业的不断发展,传统的加工方法已趋于淘汰,慢慢的发展为信息化、智能化制造,工业机器人运用而生。因此,机器人是工业生产发展中的必然产物,它能按照规定要求输送工件或握持工具进行操作,可为企业生产降低成本的同时提高生产效率,随着科技的发展,机械手的应用领域越来越广泛,特别是在自动化生产线上应用尤为突出[1]

冲压装配机器人的特点:(1)工作时间长,全天24小时可以连续运作;(2)可替代人工进行危险性作业。在某些冲压领域,不少的工序是很有危险性的,冲压行业的原理就是利用冲床的重量冲压来进行生产,其人工在一旁操作危险性很大,冲压机器人能提高生产的安全性;(3)前期投入大,但长期运行下来生产成本会降低;(4)运行效率高,而且出错率很低。

由于中国经济的快速发展,用工成本不断增加,大大的增加了企业的生产成本,而机器人可以取代了人力,这样减少了企业对工人的依赖性。因此,目前国内许多厂家的自动控制系统及加工机床都采用PLC控制。

PLC具有逻辑控制、定时控制、技术控制、PID控制、通信和联网、数据处理能力等。PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同。主要由中央处理单元、存储器、输入输出单元、编程器和电源等组成。PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运 行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段[2]

目前,在国内外PLC已广泛应用冶金,石油,化工,机械制造,电力,汽车,轻工,环保及文化娱乐等各行各业,随着PLC性能价格的不断提高,应用领域不断扩大,从应用类型看大致可归纳为以下几个方面:(1)逻辑运算;(2)运动控制;(3)过程控制;(4)数据处理;(5)通信联网。PLC具体的应用领域有:(1)PLC在电气控制系统中的运用:在电气控制系统中,PLC技术的应用领域主要包括了在联网、通信、模拟量、数据处理、过程、运动、开关逻辑等实现多方面的控制。PLC可进行数字信号与模拟信号之间的相互转化从而可实现可编程控制处理。开关量逻辑控制主要是指PLC控制技术可以有效替换继电器电路控制。可用于多台设备自动化流水生产线的控制,并且可以同时实现逻辑与顺序控制,因此在实践应用领域中是应用最为广泛的控制技术之一,广泛应用于印刷机、电镀流水线等[3];(2)PLC在组合机床的控制应用:PLC在组合机床加工中的应用,是根据组合机床加工要求,将PLC技术应用在其控制系统中,形成组合机床PLC控制系统软件,提升组合机床的运行可靠性以及自动化水平。具体应用有对PLC进行准确的I/O模块选择、编制组合机床控制程序和机床运作调整等[5];(3)PLC和触摸屏组合控制系统的应用:触摸屏是一种连接人和机器的人机界面,它代替了原始的控制台和显示器,可用于数据显示和参数设置,并且可以用动态曲线的形式描述系统的控制过程;扩展了PLC的功能,减少了按钮、开关、仪表等仪器的使用。触摸屏和PLC组合系统既利用了PLC强大的控制功能,又发挥了触摸屏友好的人机交互、灵活、可靠的优点,大大减少了操纵台上的开关数量,省去了复杂的电气接线,使操作人性化。操作人员可以直接通过触摸屏的按钮来控制系统的运行,简化了操作难度,且通过运行曲线可以更直观地掌握系统的运行状态。系统具有实时显示被控制系统的参数值、显示曲线、控制、报警、记录及设置参数等功能,实现了PLC的可视化功能。PLC和触摸屏的组合使用是工控领域的发展趋势[6];(4)PLC实现工作台自动往返控制:在自动化生产线上有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现往返运动,并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留,以满足生产工艺要求。用PLC程序实现工作台自动往返顺序控制,不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点,而且程序设计方法多样便于不同层次设计人员的理解和掌握[7]

多年来,可编程序控制器从其产生到现在,实现了从接线逻辑到存储逻辑的飞跃,功能由弱到强,实现了从逻辑控制到数字控制的进步,在半导体技术、计算机技术和通信技术高速发展的今天,PLC在模拟量的处理,数字运算,人机接口和网络等各方面的能力都已大幅度提高,成为工业控制领域的主流控制设备并且应用的越来越广泛,在各行各业发挥着越来越大的作用。在美、德国等工业发达国家已成为重要的产业之一,生产厂家不断涌现,品种不断更新[8]

虽然PLC问世时间不长,但是随着微处理器的出现,大规模,超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步,PLC也迅速发展,其发展过程大致可分三个阶段:(1)早期的PLC(20世纪60年代末—70年代中期)一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义,其主要功能一般只用于单一工序的自动控制;(2)中期的PLC(20世纪70年代中期—80年代中,后期)在微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国,日本,德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元;(3)近期的PLC(20世纪80年代中后期至今)进入20世纪80年代中后期,由于超大规模集成电路技术的迅速发展,微处理器的市场价格大幅度下跌,使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且,为了进一步提高PLC的处理速度,各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软硬件功能发生了巨大变化[9]

我国可编程控制器的引进,应用,研制,生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

发小红书推广免费获取该资料资格。点击链接进入获取推广文案即可: Ai一键组稿 | 降AI率 | 降重复率 | 论文一键排版