1、智能制造技术基于PLC控制的工业机器人喷涂技术的集成与应用分析宁显章(广东安达智能装备股份有限公司,广东东莞5 2 3 0 0 0)【摘要】为充分发挥工业机器人喷涂技术的作用,应将PLC技术应用到机器人控制中。本文首先分析了PLC技术应用到工业机器人喷涂控制中的优势,其次阐明了PLC技术中存在的问题,最后提出了基于PLC控制的机器人喷涂技术集成和应用的具体策略,以此为相关人员提供实践参考。关键词:工艺流程;硬件设备;通讯方式中图分类号:TP273.5DOl:10.12147/ki.1671-3508.2023.10.063Integration and Application Analysis
2、 of Industrial Robot Spraying(Guangdong Anda Intelligent Equipment Co.,Ltd.,Dongguan,Guangdong 523000,CHN)Abstract JIn order to fully leverage the role of industrial robot spraying technology,PLC tech-nology should be applied to robot control.This article first analyzes the advantages of PLC tech-no
3、logy applied to industrial robot spraying control,then analyzes the problems in PLC technol-ogy,and finally proposes specific strategies for the integration and aplication of robot sprayingtechnology based on PLC control,providing practical reference for relevant personnel.Key words:process flow;har
4、dware equipment;communication method文献标识码:BTechnology Based on PLC ControlNing Xianzhang1引言在工业生产中,喷涂是一项重要的生产工序,随着工业自动化的发展,机器人在喷涂领域中得到了广泛应用。采用PLC控制机器人进行喷涂,不仅能够提高生产线的生产效率和产品质量,还具有良好的经济效益和社会效益。由于PLC控制的工业机器人在喷涂行业中优势明显,喷涂作业效率高、生产成本低,是目前喷涂行业中使用较多的一种设备,所以,对PLC控制工业喷涂机器人的应用进行研究具有较强的现实意义。2基于PLC控制的工业机器人喷涂技术优势2
5、.1使用寿命长在工业机器人运用中,PLC集成对工业机器人控制而言,可显著增加机器人的使用寿命。由于PLC可模具制造2 0 2 3 年第1 0 期将工业机器人的运行速度、运行轨迹以及运行流程等整合到PLC进行控制,这就意味在设计和实施自动化方案时,可以使用标准的工业程序进行编程,实现自动化运行。例如,在喷涂时,为保证喷涂效果,可直接使用程序进行编程,且不会对产品结构和生产流程造成影响。如此便可显著提高机器人的使用寿命。同时,在工业机器人中采用PLC控制的工业机器人还具有很高的性价比。传统的喷涂设备采用的是继电器控制,设备成本相对较高。而PLC技术的应用可最大限度为厂商减少继电器的使用,生产技术人
6、员可采用PLC技术对喷涂设备进行统一控制,这也节省了设备成本。2.2易于实现柔性生产利用可编程控制器,喷涂机器人可以按照预先设计的程序,自动完成一次喷涂作业。这就避免了手工:199智能制造技术操作中由于工艺变化而引起的停机问题。编程、操作、检验都在一个封闭的系统内进行,具有很强的柔性,更为方便地实现了工艺的变更和调整。对于工件数量较多且形状各异的工件,利用喷涂机器人可以有效减少工件装配、工艺更改、设备改造等问题所消耗的时间。另外,通过PLC控制技术实现喷涂机器人对环境条件的自适应。当环境条件发生变化时,可以通过人机界面对喷涂机器人进行控制。由于喷涂机器人具有较高的编程和操作灵活性,因此它能很好
7、地适应多变的生产环境,实现柔性生产。2.3便于实现自动控制工业机器人采用的是PLC控制,它具有自检功能,可以通过编程来完成对自身的检测,并对自身进行调整,所以在运行过程中无须人工干预,可根据系统要求自动运行。喷涂机器人采用PLC控制技术,在工业机器人工作中可实现自动控制。例如:通过对工业机器人进行编程,可以控制喷枪的速度、喷距、喷头数量等参数,从而实现对喷涂的自动控制,这对于提高喷涂作业效率有很大帮助。由此可见,采用PLC控制的工业机器人具有很多优势,可以有效提高喷涂效率,减少人力成本。在工业机器人喷涂行业中使用PLC控制技术已经成为一种发展趋势。因此,需要不断提高工业机器人的技术水平和应用范
8、围。这样才能更好地满足市场需求,从而促进我国喷涂行业的健康发展。3基于PLC控制的工业机器人喷涂技术存在的问题在PLC控制下,机器人喷涂具有良好的通用性,能够实现对不同工件的喷涂。但是,由于喷涂与喷涂机器人所使用的工件有所不同,因此其形状、尺寸、材料等都存在一定的差异,对喷涂设备的通用性提出了更高要求。在采用PLC控制技术进行喷涂时,由于受到喷枪和工件形状、尺寸、材料等因素的影响,难以保证机器人在不同工件上进行有效喷涂。因此在进行机器人喷涂时,必须根据不同工件的形状和尺寸设计相应的控制系统。由于工业机器人在喷涂领域中具有非常高的实用性,因此应用范围也越来越广泛,逐渐取代了人工喷涂,从而减少了工
9、人的劳动强度。工业机器人在喷涂领域中应用,具有很大的灵活性,可以在不改变产品质量的情况下实现自动喷涂。利用工业机器人进行喷涂,不仅可以提高工作效率,还可以减少人力成本,所以在市场上具有非常好的发展前景。2004基基于PLC控制的工业机器人喷涂技术的集成与应用4.1喷涂机器人控制在喷涂机器人中,由于每个零件都有一定的形状和大小,因此对其喷涂也有一定的要求。一般情况下,喷涂机器人需要按照零件的形状进行喷涂,使其不会出现漏喷或者多喷的现象。如果喷涂机器人在喷涂过程中出现漏喷或者多喷的现象,那么将会直接影响产品的质量,而且还会造成人力资源浪费。因此,在喷涂过程中必须对喷涂机器人进行严格控制,保证每一个
10、零件都能够正确地进行喷涂。由于喷涂机器人具有一定的智能化特点,因此在编程方面也更加简单。一般情况下,可以采用PLC与机器人通讯,PLC程序控制机器人运行速度,运行轨迹等,使其能够按照程序进行操作。在编程过程中,必须遵循一定的逻辑关系。对于某些复杂程序,需要遵循一定的顺序结构才能保证编程效率更高。如果编程人员不按照一定的顺序对程序进行操作的话,那么就会影响到编程质量。4.2PLC控制系统技术人员可根据喷涂工艺要求,选用是ABB公司生产的ABB-B100R型机器人,其具有功能强大、控制简单等特点,可以与PLC进行通信。根据工业机器人控制要求,喷涂系统的流程如下:对工件进行表面处理,将工件放置在喷涂
11、设备中,之后在机器人上进行喷枪和喷嘴的安装,在喷涂设备中进行工件的喷涂。通过PLC控制技术,可以对工件的表面处理过程进行有效控制。在该系统中,PLC控制系统分为三个部分:I/O口、变频器和触摸屏。I/O口主要用于输人信号,如:速度、温度、压力等,通过PLC与变频器相连接。要先设置好机器人工作空间坐标系和各轴运动参数,然后将机器人各轴的运动参数和工作空间坐标系进行匹配。对于机器人而言,其运动是通过四个自由度来完成的,即关节、胳膊、腿部和臀部。通过设置好各轴运动参数之后,然后在PLC中对各轴进行编程。在编写程序时要确保程序设计合理、科学。通过该系统可以实现对工业机器人的有效控制。由于喷涂机器人具有
12、一定的复杂性,所以在实际应用过程中会存在很多问题。受喷涂工艺复杂、喷涂工件数量较多、喷涂环境复杂多变等因素影响,实际生产过程中要根据具体情况进行分析和解决问题。以上文所述系统为例,该系统的控制范围较大、控制功能较多、控制要求也相对较高。因此在实际应用过程中要根据模具制造2 0 2 3 年第1 0 期智能制造技术具体情况对PLC控制技术进行合理应用,以确保系统的可靠性和稳定性 2 。4.3喷涂程序设计在进行喷涂作业时,要先设置好机器人,然后对机器人进行编程。在程序设计中,对喷涂流程和步骤进行详细分析,然后根据程序设计原则进行喷涂作业。在喷涂过程中,机器人需要对工件进行扫描,然后将扫描到的数据发送
13、到PLC控制系统中。当扫描到工件之后,PLC控制系统会对数据进行处理,然后再将数据发送给机器人,让其进行喷涂作业。在喷涂完成后,要将喷涂参数和喷枪位置等信息反馈给PLC控制系统3。由PLC控制系统进行校对,工作人员检查校对结果后对系统进行简要修改,修正机器人的喷涂程序。4.4喷涂系统工艺流程及硬件设备组成多数产品喷涂车间,喷涂生产线设计为6 道喷涂工艺,分别为喷砂处理、清洁处理、磨边处理、喷漆处理和成品检测。喷枪、空气过滤装置和压缩空气系统及喷枪与工件间的压力调节系统是喷涂系统的核心设备,其控制系统均采用PLC控制技术。喷砂处理:喷砂是一种对工件表面进行清理、除锈和打毛的过程,其目的是去除工件
14、表面的铁锈、污垢和油污等附着物,使工件表面光洁,从而提高工件表面的质量喷砂过程中,喷砂设备首先要对工件表面进行清理,其次用压缩空气将砂粒吹入工件上,最后进行打毛处理。清洁处理:喷砂处理后的工件表面存在很多粉尘、油污等附着物,而这些附着物对涂装后产品的外观质量影响较大。因此,必须对工件表面进行清洗处理。清洗工艺采用高压水射流原理,通过高压水流将污垢或杂质喷射到工件上,使其与漆膜分离并带走污垢或杂质。磨边处理:磨边是将零件打磨成适合于喷涂的形状,使其满足喷涂的要求。磨边分为自动磨边和人工磨边。自动磨边是使用机械手将零件从工件上抓起并送到磨边机上进行磨边,机械手将零件放在磨边机上后通过气缸带动机器人
15、进行磨边,人工磨边是使用人工将零件抓到磨边机上进行磨边,机械手将零件放在磨边机上后通过气缸带动机器人进行磨边1 4。图1 为具体的喷涂流程示意图。传送带控制人运行人机控制、PLC界面模具制造2 0 2 3 年第1 0 期4.5通讯方式及发展前景喷涂机器人与PLC之间可采用Modbus协议,Modbus是一种用于过程工业控制的国际标准协议,主要应用于现场总线技术的工业控制中。Modbus协议是目前应用最广泛的现场总线通讯协议之一,其优点较多,如:结构简单,可以节省网络电缆。易于扩展,支持多个控制器同时工作。编程简单,设备成本低。对于Modbus协议,一般需要两个设备实现相互通信,即主设备和从设备
16、。为提高机器人和PCL之间通信的稳定性,技术人员可在该喷涂机器人控制系统中,采用西门子S7-200系列PLC。S 7-2 0 0 系列PLC为分布式CPU结构。构成多个相对独立的逻辑运算单元。主从式的系统结构适合于大型控制系统。主从式结构中每个PLC均具有一个CPU(主CPU)和一个从机(从机CPU)。主从式结构中每个从机具有自己独立的存储器和输人输出模块,当一个从机发生故障时不影响主机工作 5 。工业机器人是一种按照预定程序,能够重复进行操作的机器。工业机器人在工业生产中发挥着非常重要的作用,不仅能够提高工作效率,还能降低工人的劳动强度。由于工业机器人具有非常强大的功能,所以可以应用于各个领
17、域。目前在我国各大企业中,都已经将工业机器人应用到喷涂领域中,这不仅提高了工作效率,还能够保证产品质量。随着科学技术的不断发展,工业机器人喷涂技术也得到了很大程度地提升。通过不断改进和完善,工业机器人在喷涂领域中应用越来越广泛。喷涂技术的发展:喷涂技术是一种传统的作业方法,在很早以前就已经应用到了工业生产中。与传统的喷涂技术相比,工业机器人喷涂技术具有操作简单、安全可靠、效率高等优点。与传统的喷枪相比,工业机器人喷枪具有质量轻、精度高、灵活性强等特点。由于喷涂技术是一种机械化操作方式,所以工业机器人喷枪具有非常大的优势。5结束语在当前时代背景下,合理应用工业机器人喷涂技术有着重要的意义所在,需
18、要结合当前实际情况,了解喷涂技术优势和问题,并掌握喷涂机器人控制、PLC控制系统、喷涂系统设计等要点,保证工业机器人喷控制、机器人控制喷枪人轨迹控制控制喷涂设备图1喷涂流程示意图喷漆喷件防护(水帘房)烘干(烘干房)涂技术有效运行,推动其可持续发展和进步。参考文献(下转第2 0 7 页):201:智能制造技术程中产生的数据,这些数据具有一定的借鉴作用且存在很大的潜在价值,通常长期存储在历史库中,当需要时通过检索来查找和调出。这些数据主要是:二次设备的处理过程、使用和退出原因等;二次设备的安全处理或操作步骤等;设备发生故障的记录及相应的分析报告等。4.5瓦斯保护瓦斯保护是电力继电保护技术中常见的一
19、种技术形式,主要是根据成分、浓度等方面分辩电气故障,根据故障情况进行动作保护,以此保证电力系统运行的稳定性和安全性。瓦斯保护在应用的时候,主要是利用油浸式变压器实时保护,这是因为变压器的油具有特殊时的物理化学性质,在受热以后就会分解出气体并上升,以此触动瓦斯保护动作。4.6加强继电保护资源的利用继电保护装置覆盖了1 0 kV及以上电压等级的所有设备和线路,运行不间断,可靠性要求高,掌握短路前、中、后的所有故障信息。继电保护与其他控制系统(设备)的信息联系,如果仅仅停留在“继电保护跳闸”开关量信息层面,则信息资源存在极大浪费。以系统暂态稳定性评估方法为例,传统暂态稳定评估方法仅按照母线节点发生三
20、相短路,故障切除时间100ms进行计算和判断,其评估结果必然趋于保守。4.7扶提高维护和检修的质量在电力系统中,为了不断提高继电保护隐性故障的处理力度,在实际工作进行开展的过程中,企业要加强对自身维修工作质量进行提高,在实际工作中,通过选择一些专业技术水平较高的检修人员,积极主动地参与到设备检修中,这样做能够降低事故出现的概率,并且促进其更加安全稳定地运行。总之,继电保护隐性故障是电力系统中的一种常见的故障,会对电力网络造成严重损害。继电保护隐形故障在某些特定时间段内可能引起一系列连锁事故,即电力系统的连锁故障。虽然继电保护技术发展越来越成熟,其可靠性也得到了不断提高,但危险情况却仍偶有发生。
21、随着我国经济水平稳步上升、人民生活质量逐步改善、电网容量日益扩大及分布式供电系统应用范围不断扩展,电力系统安全问题更加突出。因此,如何降低电力系统连锁故障风险,成了呕待解决的问题。参考文献1 吴吴琪.电力系统安全自动控制与继电保护研究 J.电子元器件与信息技术,2 0 2 1,5(0 9):5 3 5 4,6 5.2 张海建.电气工程中电力拖动系统自动控制与安全保护研究 J.新型工业化,2 0 2 1,1 1(0 2):2 1 3 1 4,2 1 8.3 范斗,张玉珠,陈建国,王安军,章梦哲.电力系统远方安全控制装置研究 J.河南科技,2 0 2 1,40(0 4):3 2 3 4.作者简介:
22、钱学鹏,男,1 9 9 3 年1 月生,汉族,新疆石河子人,本科,工程师,毕业于新疆农业大学电气工程及其自动化专业,研究方向:继电保护。(收稿日期:2 0 2 3-0 6-2 6)OMM(上接第2 0 1 页)1 2 王海平.汽车喷涂机器人工艺规划及作业分区研究 J.电镀与涂饰,2 0 2 2,41(1 6):1 1 7 0 1 1 7 5.3 王洋,陈少波,李敏.基于PLC控制的工业机器人喷涂技术的集成与应用 J.机器人技术与应用,2 0 2 2(0 3):2 6 2 8.4 黄磊.工业机器人喷涂路径规划及优化策略探究 J.今日胡松,刘建雨,柯美元.5 G智能机器人喷涂生产线关键技术的探讨及
23、应用 J.机电工程技术,2 0 2 2,5 1(1 2):1 6 9 1 7 4.制造与升级,2 0 2 2(0 2):3 5 3 7,3 1.5 李辉,刘岩,李洋.视觉测量技术在机器人喷涂汽车密封胶系统中的应用 J.现代涂料与涂装,2 0 2 1,2 4(0 4):2 7 3 0.作者简介:宁显章,男,1 9 8 6 年4月生,汉族,贵州六盘水人,本科,主要从事自动化设备设计开发。(收稿日期:2 0 2 3-0 6-1 8)OMM(上接第2 0 4页)参考文献1 王开元.电力系统及其自动化在电网调度中的实践 J.电气技术与经济,2 0 2 2(0 5):49 5 1.2 张应海.电气自动化在电力系统运行中的运用分析 J.电子技术与软件工程,2 0 2 0(2 3):1 0 1 1 0 2.3任翔.电力系统自动化发展趋势及新技术的应用 J.湖北模具制造2 0 2 3 年第1 0 期农机化,2 0 2 0(1 6):1 44 1 45.4】刘梅.电力系统及其自动化在电网调度中的实践探讨 中国新通信,2 0 1 9,2 1(2 4)2 3 1.第一作者简介:周豪,男,1 9 9 6 年1 1 月生,汉族,江苏丹阳人,本科,助理工程师,电力调度员,研究方向:电力系统及其自动化。(收稿日期:2 0 2 3-0 6-1 5)DMM:207