基于PLC的喷涂机器人应用设计
摘要：本课题主要对汽车厂内的涂装车间的喷涂机器人做出开发与设计，喷涂机器人系统主要是由控制系统和喷涂系统组成，本文详细的介绍了在汽车喷涂方面使用的喷涂机器人。需要进行硬件的配置如喷枪的选择，PLC的选型和传感器的选型以及机器人的选型来选取合适的硬件。软件设计采用三菱系列的PLC进行梯形图编程，和安川机器人中示教器的编程，还需要考虑现场的环境以及是否符合安装条件等因素。
关键词：喷涂机器人；喷涂装置；PLC
Application design of spraying robot based on PLC
Abstract: This topic mainly makes the development and design of the spraying robot in the painting workshop of the automobile factory. The spraying robot system is mainly composed of the control system and the spraying system. This paper introduces in detail the use of the spraying robot in the automotive spraying, which needs the hardware configuration such as the choice of the spray gun. PLC selection and sensor selection and robot selection to select the appropriate hardware and software design using Mitsubishi system of PLC ladder diagram programming, and robot in the teaching device programming, but also need to consider the site environment and whether to meet the installation conditions and other factors.
Keywords: Spraying robot; spraying device; PLC
目录
第一章 引言 1
1.1课题来源及研究意义 1
1.2国外喷涂机器人的研究现状 1
1.3国内研究现状 2
1.4本文的主要研究内容及工作 3
第二章喷涂机器人系统的开发与设计 4
2.1喷枪机器人整体设计要求 4
2.2喷枪机器人各部分选型 4
2.2.1机器人工作模式的选择 4
2.2.2执行机构的选择 4
2.3喷枪机器人系统的整体设计 6
2.3.1设计流程 6
2.3.2系统功能描述 6
第三章 喷涂机器人的硬件选型 8
3.1控制系统硬件选型 8
3.1.1 PLC硬件选型 8
3.1.2 驱动系统选型 8
3.1.3 传感系统的选型 9
3.2系统硬件接线图设计 9
3.2.1 驱动系统控制接线图设计 9
3.2.2 PLC控制接线图设计 11
3.3喷涂机器人I/O分配表 11
3.4喷枪的选型 12
3.5机器人的选型 12
第四章喷涂机器人系统软件设计 13
4.1 PLC控制流程图 13
4.2控制系统的设计 13
4.2.1机器人运行准备程序 13
4.2.2机器人工作程序 14
4.2.3机器人位置检测程序 14
4.2.4暂停程序 15
4.2.5机器人安全程序 16
第五章 调试与仿真 17
5.1机器人仿真 17
5.1.1 机器人项目建立 17
5.1.2喷枪的参数设置 18
5.1.3 导入工件 19
5.1.4 机器人示教编程 20
5.1.5 仿真运行 21
5.2HMI界面仿真 22
5.2.1组态软件的选择 22
5.2.2界面的设计 22
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录1 28
第一章 引言
1.1课题来源及研究意义
如今，大多数中小型家具的喷涂作业用的是液体涂料，而且主要还是用人工作业的方式。液体涂料对人体的毒性作用和繁重的工作负担一直困扰着工人和企业管理者，而且人工操作难以保证统一的质量。另外，在环境保护方面，世界各国都制定了限制VOC(与大气光化学反应相关的挥发性有机化合物)排放的规则，对涂料公司的要求也越来越严格。现在基本上都用环保型涂料，可以加快漆料的风干速度，安全环保是人们越来注重的问题了。
当“智能数字制造”时代到来时，机器人代替人工进行生产是毋庸置疑的，喷涂机器人可以连续不间断进行作业，因此许多企业开始引进，来实现自动化产线，保证高质量高效率的产品。
与手动喷涂操作相比，使用喷涂机器人可以显著提高工作质量和效率，减少对工作过程的干扰，并减轻公司雇用熟练工人的负担。但是，目前中国中小企业的经济和物质资源都有限，他们无法承受外国品牌机器人设备昂贵的价格。而国产喷雾机器人在质量，性能和品牌知名度上都无法与国外产品相提并论。除此之外，在现场要根据现场环境和安全设施等方面去考虑需要采用什么型号的喷涂机器人和数量来进行生产线的改造。但是很多标准型机器人只能在大型企业使用，对中小型企业的项目还需要进行设备优化，来满足客户的需求。
鉴于这些问题，适用于现代中小型企业的喷涂机器人应考虑成本和生产率，开发该区域的生产趋势，更改该区域的生产方式的生产率，提高对市场容量的快速响应。同时，经济的喷涂机器人必须使用新的喷涂工艺来保护环境，以有效控制VOC排放。
1.2国外喷涂机器人的研究现状
喷涂机器人最先起源起源于美国和欧洲等一些发达国家，通过几十年的发展，现在工业机器人的技术以及趋于成熟。现在主要应用于码垛，弧焊喷涂等行业，深受企业的青睐。尤其是安川机器人，ABB机器人，发那科和KUKA机器人一直处于领先地位。他们有很多自主研发的机器人轨迹运行算法和高质量的硬件设备能够在非常恶劣的环境下进行作业。
1.3国内研究现状
上世纪八十年代国内才对喷涂机器人进行研究，跟国外比相对较晚，至今为止仅仅只有二十多年的研究历史，而且主要是由一些研究所和高校在从事关于这方面的研究。随着我国经济的不断发展和国家对一些重点项目的大力支持，机器人才得到了快速的发展。
上世纪七十年代初，北京机械工业自动化研究所机器人中心在喷涂机器人产品中先后研发出PJ-1、PJ-1A等系列电机伺服喷涂机器人，EPS-500等系列电动喷涂机器人等，成为最早从事机器人研究的单位。随后哈尔滨工业大学、天津大学、上海交通大学等高校陆续研发出喷涂机器人的样机，但还不能批量生产，只有部分样机在实际生产中得到了应用。
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