基于PLC的三关节直角坐标机器人的设计与实现
摘要：本文采用信捷RC2型PLC作为控制系统的核心，实现对由单轴丝杆组成的三关节直角坐标机器人的控制。采用信捷RT-800示教器作为人机界面，简化控制系统，使得操作更加便利实用。本控制系统控制对象主要包括主轴电机正反转、接近开关、电磁抱闸等，通过相应设置可以在示教器选择手动与自动两种模式，在手动模式下，用户可以选择坐标系、示教工具、速度等相应参数，在使能开关打开的情况下对单轴进行点动操作。在自动模式下，三关节直角左边机器人可以通过已设置的参数及编写的程序完成相应任务，实现对控制对象的自动化控制。运用XDPPRO编程软件可完成PLC点动及回原点程序的编写和机器人运行参数的监控。直角坐标机器人的三个关节由三台DS3E-20P4-PFA伺服电机控制，可通过伺服电机面板进行相应参数的设置。总体结构简明，在示教器和相关辅助模块的帮助下，能够实现对机器人的精确控制要求。
关键字：PLC；机器人；示教器；伺服电机
Design and Implementation of Three Joint Cartesian Coordinate Robot based on PLC
Abstract：In this paper, the core of the control system is the reliability of RC2 PLC, and the control of the three-joint right angle robot composed of single axis screw rod is realized. It is convenient and practical to make the operation more convenient and convenient. The controlled object control system mainly include the spindle motor and reversing, close to switch, electromagnetic brake and so on, through appropriate Settings can choose teaching on both manual and automatic mode, in manual mode, the user can select the coordinate system, teaching tools, the corresponding parameters such as speed, in the case of enabling switch on l inching operation. In the automatic mode, the robot on the left side of the three joints can complete the corresponding task through the set parameters and the programmed program, and realize the automatic control of the control object. The application of XDPPRO programming software can be used to write and monitor the operation parameters of the robot. The three joints of the right angle coordinate robot are controlled by three DE3E-20P4-PFAservo motor. The robot overall structure simply, with the help of the control system can realize the accurate control of the robot, and the set of required by the control system programming is simple, easy to implement.
Keywords: PLC ; robot; teaching apparatus ;servo motor
第1章绪论
1.1 课题研究的背景及意义
我国的工业机器人技术从上个世纪七十年代开始，途径20多年的大力发展，总共经历了3个发展阶段：七十年代的时候，我国的工业机器人技术正处于萌芽状态。到了二十世纪八十年代，我国开始着手工业机器人的基础开发。当到了二十世纪九十年代的时候，我国的工业机器人技术慢慢开始适用于部分行业领域。随着科技飞速发展以及前三个阶段的经验积累，目前的工业机器人技术正在向精密化、柔性化、智能化等多个方向发展。为满足不同客户的要求以及企业之间不断提高的竞争需求，传统的手工操作已经完全不能适应当前客户的要求，三关节直角坐标机器人与其控制系统是生产过程的关键设备，可用于柔性制造、安装、检测、焊接等生产环节，自身良好的可扩展性使得其能够广泛应用于码垛、包装、焊接、工程机械工业组装、电器的安装、电力系统的安装检测等众多行业， 应用领域十分广泛。
伴随着高新技术的冲击和日益激烈的市场竞争、移动互联网、物联网的飞速发展、检测与传感技术的蓬勃发展，多传感器、分布式控制的精密型工业机器人所占的市场份额将会越来越多，逐步替代原先单一型工业机器人，本课题研究的三关节直角坐标机器人恰好可以满足这些要求。同时制造企业也会对控制精度和易操作性提出比原先更高的要求，另一方面国外先进的工业机器人已大量投入使用并提高生产效率，使得国内机器人行业朝着信息化、高集成化、自动化的大方向发展，本文正是在这样的背景下设计和开发的，采用合理的控制系统可以提高机器人的准确执行和精细化控制，以降低生产次品率或误差，同时提高作业过程中的稳定性。
本文采用信捷RC2 PLC、DS3E伺服驱动器作为控制的基础，设计了三关节直角坐标机器人控制系统，完成了系统从硬件到软件的设计。简化了三关节直角坐标机器人的复杂性。工业现场使用机器人来完成相应任务可以有效地提高效益，带动生产效率。因为具有力觉或简单视觉的工业机器人，能在较为复杂的工业现场下工作。它能按照给定的自编程序去运作，并自动完成更为复杂重复的工作。
目 录
第1章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
第2章 直角坐标机器人总体控制方案设计 2
2.1控制方式设计 2
2.2示教流程设计 2
2.2.1示教前参数设置 3
2.2.2点动示教流程 3
2.3伺服驱动器关键参数设计 6
第3章 直角坐标机器人控制系统硬件设计 13
3.1控制器 13
3.1.1控制器选型 13
3.1.2控制器性能 14
3.2 伺服驱动器 15
3.3 直角坐标机器人 16
3.4示教器 17
3.5 光电传感器 18
3.6 失电制动器 19
3.7 视觉传感器 20
3.8 硬件电路设计 21
第4章 直角坐标机器人控制系统软件设计 26
4.1 机器人运动控制程序 26
4.1.1 机器人系统主流程图 26
4.1.2 参数初始化 26
4.1.3关节回零前准备 27
4.1.3 关节回零 29
4.2 视觉采集与处理程序 33
4.2.1 相机读取 33
4.2.2 相机识别与参数测量 34
4.3 系统调试 35
4.3.1 视觉软件调试 35
4.3.2 联机调试 36
第5章 总结 38
致谢 39
参考文献 40
参考文献
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