PLC数控车床上下料机器人软件设计

发布时间：2022-10-05 10:02 热度：

　　随着社会的进步，科技的发展，机器人已被应用于机械加工领域，特别是PLC数控车床上下料方面，离不开机器人软件系统，唯有将机床与机器人软件系统有机结合，才更利于提高企业生产效率。为此本文首先介绍PLC数控车床上下料机器人软件设计的研究背景，其次阐述PLC数控车床上下料机器人软件设计的研究意义，最后重点论述PLC数控车床上下料机器人软件设计的具体内容，以便更好地辅助数控车床工作，提高其加工速度。

　　关键词：数控车床；上料；下料；机器人；软件设计

　　机器人是一个时代科技进步的标志，现已发展成PLC数控车床领域不可缺少辅助工具，其中PLC数控车床上下料机器人不仅依靠硬件系统工作，也需要软件系统的支持，所以合理设计机器人软件系统对提高机械制造业的生产效率也起到至关重要的作用，一方面有利于节省工件传送装置，提高生产效率；另一方面有利于提高制造业自动化水平，为机械化企业提升市场竞争地位奠定基础。

　　1研究背景及意义

　　目前，我国科技比较发达，技术水平也比较先进，大量的机器人开始应用于各大行业领域，但是市场环境日益变化，制造机器人的成本越来越高，为了提升企业的市场竞争地位，必须重新设计机器人的内部软件，以满足机械制造企业的发展需求。然而PLC数控车床上下料机器人的内部软件设计比较传统，依然采用上下料结构形式，利用人工进行操作，为此不少企业更新机器人软件设计，促使机械化企业与时俱进，推动自动化生产流水线的持续性发展。

　　2PLC数控车床上下料机器人软件设计思路

　　2.1软件控制系统设计概况

　　PLC数控车床上下料机器人软件控制系统设计主要依靠计算机控制每个系统的功能，随着系统功能的不同设计的控制体系也不同，同时需要根据软件系统控制的实际情况出发，选择适合PLC数控车床上下料机器人的软件系统并对其进行操作，再运用软件编程和编程语言来确保软件系统的稳定[1]。

　　2.2软件控制系统设计结构

　　现阶段，软件控制系统设计结构主要分为人机交互界面、运动控制程序等两个部分，其中运动控制程序是利用计算机上的CANopenBuilder软件进行编程，再接收人机交互界面发送的指定内容，并对其进行实时定位，控制上下料轨迹，同时也必须注重运动控制器中MC模块等相关功能的开发；然而人机交互界面则包括两个方面的功能，一方面是控制管理功能，另一方面是信息显示功能，不论是哪种功能，都会显示上下料机器人的不同工作情况。图1软件控制系统设计结构框架图如：工件的加工个数以及轴速度等各类信息都是通过人机交互界面的信息显示功能呈现的，然而上述两种功能，均利用计算机上的DOPSoft软件进行编程，再将其软件下载到屏幕界面内，主要便于软件管理、界面操作以及软件维护等[2]。除此之外，人机交互界面与运动控制程序处理实时任务不同，前者是处理非实时性任务，但是后者则相反主要处理实时性任务，不管是哪种任务都必须互相通信，加强合作，如此以来便于软件控制系统更好地完成工作。

　　2.3软件控制系统设计的工作流程

　　PLC数控车床上下料机器人开机之后，人机交互界面需要初始正常化，再对工件、料盘、轴的位置以及轴的速度等设置合理的参数，并对其轴调整回零，然后根据机械爪运行的位置接收上下料的相关指令，一旦接收到机床上料信号，上下料机器人便可计算出等待加工的工件位置，同时该工件位置信息便立刻呈现在触摸屏显示界面上，此刻机械爪将会移动到等待加工的工件上方，执行抓取工件任务，马上回到等待位置[3]。当机床的防护门打开之后，机械爪必须运行到机床加工舱内，若此时机床的夹具内有已经加工好的工件，下料机械爪移动到机床夹上方进行抓取加工好的工件，然后上料机械爪再运行到机床夹，将待加工工件放入其中。否则，上料机械爪直接将待加工工件放入机床夹具。然后，上下料机器人运行到等待位置，机床防护门将马上关闭，便开始对工件实施加工。根据上下料机器人工作的反复循环，一旦出现信号暂停，应马上停止工作任务，重新调整上下料机器人的参数数值，再启动该程序实施上下料加工，在这个加工阶段，可以用手点击机器人软件屏幕界面，便会马上提示加工工件数量、完成加工的工件个数以及未完成加工的工件个数，等未完成加工的工件个数全部完成后就会停止循环加工。

　　2.4人机交互界面的设计程序

　　PLC数控车床不同于其他机械，特别是上下料机器人功能，必须通过科学的设计人机交互界面模块，才能完成工件加工的各项操作环节。在机器人软件操作上下料使用过程中，一旦出现突发情况，现场工作人员必须对其参数进行设置，由于人机交互界面直观，不少工作人员对其设计原理并不了解，必须根据人机交互界面所设计的参数进行设置，再对其人机交互界面进行编写，同时将编写的程序下载到触摸屏内，并对其触摸屏完成各种参数设置，以确保其接受各种操作指令。2.4.1主界面主界面是人机交互界面的一个重要组成部分，该软件系统主要提供给用户更对的数据信息，例如：轴的位置数据、回零按钮以及轴指令按钮等等。与此同时，设计软件时也应考虑到人机软件尺寸问题，将不同的内容设置在不同的界面，例如:参数设置界面不宜与点动运行界面放置在同一个界面内。图2主界面主要分为命令区、显示区以及更换界面区等三大区域，其中命令区包括轴回零、轴启动、程序开始运行等多项按钮，根据对按钮键的选择，进而来操作MC运动程序；显示区包括左侧显示区和右侧显示区，不同的显示区所呈现的内容不同，左侧显示区显示抓取的工件位置、加工的工件个数，未完成的工件个数等多方面信息，而右侧显示区显示目标位置以及当前的位置信息等；更换界面区也显示更多不同的界面按钮，例如单步运行按钮、自动运行按钮以及点动运行按钮等，不论是那种按钮，只要轻轻地单击触摸就可以显示出不同的界面信息以及内容。2.4.2点动运行界面在设计PLC数控车床上下料机器人应用软件系统中，必须注意机器人的运行界面内容，通常对其界面进行相应的定位，特别是磨床期间，应对工件进行加工，但必须利用点动运行界面实施工件复位。其中最常见的设计情况是界面显示X/Y/Z轴位置，界面设定的点动速度均在参数设置范围内，同时调整停止按钮以及该轴的指示灯。若PLC数控车床以X轴为正方向运行时，应按x指示灯和x轴正方向按钮，除此之外其他运行按键均可以利用触摸屏按键切换所运行的界面。2.4.3单步运行界面在设计PLC数控车床上下料机器人应用单步运行界面时，必须先设置好抓取工件的每一行和每一列，并通过下位机编写程序，同时计算出工件所在的位置。因为单步运行界面通常在机器人上下料期间分为零点位置、待机位置，一旦抓取工件成功，就会运到制定的加工点，以等待加工，未加工的工件会一直停留在待机位置，直到加工好便会放入料盘，放好之后便会回到零点，如此反复循环。除此之外，单步运行界面可分为不同的阶段，特别是上下料过程中，应加强对其合理的设计，以便用户能够及时观察到PLC数控车床上下料机器人的工作过程，然而在设计单步运行界面的不同阶段，都应提前设计好状态指示灯的位置和控制按钮的位置，但是控制按钮不同于状态指示灯，它属于触发信号的一种，主要是指PLC数控车床上下料机器人在工作中的每一个环节所发出的指示信号，一旦发现该指示信号不停的闪动，应马上点击控制按钮，这样才可以有效地控制不同程序所传达的动作指令，在接收指令的期间，状态信号灯就会变亮，直到完成动作操作指令，状态信号灯随之就会变暗。为了确保PLC数控车床上下料机器人的安全，一般采用的控制按钮均属于零时信号，而命令按钮也不属于零时信号，主要用来切换显示界面的功能模块。2.4.4参数设置界面在参数设置的界面中，通常包括内部设置，分别为位置参数、料盘参数以及速度参数等，其中位置参数是指上下料运行的路程所经过的位置点，一般常见的位置点有上料点位置、料盘初始点位置、下料点位置以及等待机床加工工件的位置；料盘参数是指料盘的行间距、列间距、列数以及行数等，一旦参数值发生变化，必须输入新的参数值，以便于下一次启动加工程序；速度参数主要包括点动速度、X/Y/Z轴的回零速度、下料点时的速度、上料点时的速度以及上下料时的轴运行速度，一旦发现料盘的速度与位置参数不符，应立刻调整参数设置，更改参数数值，便可以重新启动相应的程序，开始上下料操作。

　　3结束语

　　本文通过探究PLC数控车床上下料机器人软件设计的相关内容，不仅为机械企业节约成本，也提高企业生产效益，促使上下料机器人软件设计的日益完善。

　　作者：王建军 武秋俊 张勇