摘 要

随着科技的进步与发展，工业生产自动化设备得到了越来越广泛应用，其中工业机器人的产生就是由于生产技术的不断提高，是现代生产与科技应用技术相结合的一个重要技术。PLC技术也在工业机器人领域应用很多。作为一种工业逻辑控制器，PLC十分适合在工业机器人中应用。可编程控制器(即PLC)是一种用来取代传统电磁继电器的新型控制装置。

本文设计实现一个基于PLC控制的车辆焊装线汽车顶盖外板自动搬运系统的工业机器人的电气控制部分，该机器人主要用于在自动化生产过程中执行大批量工件的搬运、加工处理及转移码垛等任务。完成机器人电气系统的整体设计及软件编程。本文首先对搬运机器人的基本结构进行介绍，随后研究了搬运机器人执行机构选择，然后进行PLC控制系统的顺序功能图、梯形图或者指令表等软件设计，最后利用专用的编程软件写入程序并调试，以对程序不断优化。

搬运机器人控制部分采用三菱FX-2N系列PLC承担其控制任务，执行机构采用气动机械手，编程软件使用GX Developer8。

结果表明，设计的系统与传统继电器控制系统相比具有较有较高的反应速度，可靠性更高，并能较好的保证人身安全，具有较好的适应性能以完成简单的码垛搬运工作。

关键字:PLC控制，工业机器人，搬运码垛

Abstract

With the development of science and technology, industrial production automation equipment has been more and more widely used, including industrial robot is generated due to the continuous improvement of production technology, is an important technology of modern production and technology combination. PLC technology is also widely used in the field of industrial robots. As an industrial logic controller, PLC is very suitable for industrial robots. Programmable logic controller (PLC) is a new type of control device used to replace the traditional electromagnetic relay.

This paper presents the design and implementation of electrical control part of the automatic handling of industrial robot system of a vehicle welding line PLC control car based on the outer panel, the robot is mainly used for the execution of a large batch of workpieces in the automatic production process handling, processing and transfer of palletizing tasks. Complete the whole design and software programming of the robot electrical system. Firstly, the basic structure of the robot are introduced, then the robot actuator selection, then PLC control system of sequential function chart, ladder diagram or instruction table software design, finally uses special programming software to program and debug, to constantly optimize the program.

The control part of the moving robot adopts the MITSUBISHI FX-2N series PLC to assume its control task. The executing mechanism adopts pneumatic manipulator, and the programming software uses GX Developer8.

The results show that the design of the system compared with the traditional relay control system has a high reaction rate, high reliability, and can better ensure the safety of the people, has good performance to complete simple palletizing work.

Keyword：PLC control, Industrial robots, Handling and stacking 

目 录

第1章 绪 论 1

1.1搬运机器人国内外的研究现状 1

1.2本文研究的主要内容 3

第2章 搬运机器人控制系统的需求与方案 4

2.1搬运机器人系统概述 4

2.2总体设计基本需求 6

2.3该系统所实现的功能 7

2.4技术方案 8

第3章 搬运机器人控制系统的具体设计 9

3.1 PLC选型 9

3.2电路设计分析 9

3.3执行机构选择 10

3.4程序设计 10

第4章 系统实现与测试 22

4.1 GX-Developer软件要求与安装 22

4.2程序的运行与仿真 22

第5章 结论与展望 24

致谢 25

参考文献 26

第1章 绪 论

随着科技的进步与发展，自动化设备得到了越来越广泛应用在工业生产中，自动化技术的飞速发展出现了工业机器人。工业机器人的应用减轻了劳动强度、可提高产品加工精度、减少危险性生产由人工操作环节，在机械行业中应用也十分广泛^[1]。工业机器人由于它高质量的生产以及高速的生产效率不断地改进着工厂的生产方式和我们的生活方式，特别是近几年，搬运机器人技术更是得到了高速发展。其中，搬运机器人由于其在机械结构、适用性和灵活性等方面的所具有的优势，它能够同时处理多种物料的搬运，越来越受到人们的关注并迅速占据了搬运市场的很大份额，已广泛应用于各种工业生产领域。

PLC技术也在工业机器人领域应用很多。作为一种工业逻辑控制器，PLC十分适合在工业机器人中应用。可编程控制器(即PLC)是一种用来取代传统电磁继电器的新型装置。自从1969年第一台PLC在DEC研制成功，在美国通用汽车制造公司汽车生产线应用成功，五十年来PLC得到迅速发展。由于大规模集成电路的出现，16位微处理器生产成本下降和更多的的高速处理器研制成功，可编程控制技术产生了飞跃发展。新型PLC在逻辑运算功能的之上，还包含了数值运算，互锁控制等，这使得PLC的运算速度得到了质的提高,增加了输入输出的点数以完成更复杂的控制。超大规模集成电路的出现，使得可编程逻辑控制器向规模化、高速化方向发展，形成了多种系列化产品^[2]。现在，面向自动化技术人员的编程语言日益标准化，由于PLC是代替传统继电器，所以需要一种过渡语言梯形图。PLC技术在当今自动控制三大支柱（机器人、CAD和PLC）技术中居于主导地位，引领着自动化设备更新、改造和发展。

1.1搬运机器人国内外的研究现状

20世纪50年代初，通用公司开展了对工业机器人的早期研究。1957年，乔治.德沃尔在美国，设计研究出世界上第一台电子可编程的工业机器人。之后于当年发表在一篇杂志上。1961年，他获得了工业机器人的专利，标志着工业机器人的诞生。1962年，美国通用汽车公司将机器人投入生产线。标志着第一台有实际使用价值的工业机器人的研制成功。这比日本、欧洲等其他发达国家领先了将近十年，但是由于日本政府对工业机器人研发前景的重视，并投入大量资金培养大批先进人才，这样日本在在机器人研究方面追赶上了美国。工业机器人的研发工厂主要集中在世界上少数发达的国家，他们具有良好的工业基础，像美国，日本，德国等。有名的工业机器人公司分布在有日本和欧洲，美国主要是上游厂商，日本有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司;欧洲有德国的KUKA, CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司^[3]。