摘 要

工艺品喷漆是工艺品生产制造中的必不可少的一环，但在喷漆手段方面，国内大部分企业还在采用人工的方法，让工人完全凭经验作业。因为工人的熟练程度和生产经验的差异，再加上疲劳程度和工作态度的影响，难以保证喷漆质量的稳定。此外，由于工作期间易吸入大量油漆颗粒，严重影响工人身体健康，所以利用机械手喷漆进行改造传统喷漆工艺是十分必要的。在机械手控制方面，PLC具有体积小，抗干扰能力强，组态灵活等多种优点，因此在工业控制系统中的应用非常广泛。本文基于5自由度喷漆机械手进行分析，比较几种常用的PLC控制器，并选择一种能完成所需任务、指令简单、性价比高的PLC作为该机器人的控制器，使用步进电机作为驱动，对机械手进行了运动学分析和整体控制方案的设计，得出了完整的PLC功能顺序表图、程序梯形图、指令表和PLC控制器的接线图。

关键词：喷漆机械手，PLC，控制系统，程序梯形图

Abstract

Spraying is the product of an important part in the traditional spraying process, many companies are still using manual methods, workers use their experience to carry out spraying. As the level of skilled workers and production experience the difference, combined with fatigue and work attitude, it is difficult to ensure the stability Spraying quality. In addition, because of poor working conditions affecting the health of workers, the use of the robot to carry out spray paint to transform the traditional process is essential. Programmable Logic Controller( PLC) with a small, strong anti-interference capability, flexible configuration, etc., in industrial control systems to a very wide range of applications. This article is based on 5 degrees of freedom robot to paint analysis, comparison of several commonly used controller PLC, the focus is to choose a simple instruction, the use of flexible PLC as the robot controller, using as a stepping motor-driven devices, Kinematics of the robot to carry out the analysis and control of the overall design, the PLC controller at the same time to complete the wiring diagram, map function in the order form, drawing an official of the ladder, the programming code.

Key words: Spraying Robot，Programmable Logic Controller ，Control System，Program ladder diagram.

目 录

摘要 2

第一章 绪论 5

1.1喷漆机械手的研究背景 5

1.2 PLC的介绍 6

1.3任务要求和选择依据 9

第二章 方案设计 12

2.1轨迹规划 12

2.2计算空间轨迹点的坐标 12

2.3电机对应每点的移动量 14

2.4移动过程 17

第三章 PLC的实现过程 19

3.1 PLC的选型 19

3.2步进电动机 21

3.3喷漆机械手的功能表图与梯形图 31

3.4喷漆机械手的指令表 43

第四章 总结 50

参考文献 51

致谢 52

第一章 绪论

1．1喷漆机械手的研究背景

目前，我国从事漆装作业的工人总数超过三十万人。但随着人们对油漆污染的认识逐渐加深和自我保护意识加强, 漆装作业将越来越鲜有人问津, 这为喷漆机器人（图1.1）的使用和普及提供了的契机。 另外机械手技术的逐渐成熟，使用成本的降低，可靠性提高也让喷漆机器人应用前景变得明朗。采用喷漆机器人的主要优点有产品质量和稳定性的提高, 废品数量的减少, 同时减少漆料的消耗, 实现漆装生产作业的自动化和集成化, 提高生产效率。因此长远来看, 喷漆机器人必然会在制造业中逐步普及。但是, 机器人是在工业生产普遍采用和实现自动化的基础上产生和发展的，喷漆机器人要求产品设计、生产工艺、生产设备及辅助设备条件、甚至生产组织和管理都要与之相适应, 如果这些条件不具备, 就会制约喷漆机器人的广泛使用。因此喷漆机器人的发展, 必须从国内的实际情况出发, 重点发展符合国情、实用、可靠的喷漆机器人和自动漆装设备, 满足不同层次用户的需要, 创造更多的应用机会。另外喷漆操作并不复杂，不需要使用成本高昂的智能喷漆机器人，仅需机械手即能完成绝大部分喷涂任务，故机械手装备的研发与其控制系统的设计具有重大意义。

图1.1 喷漆机械手 图1.2 喷漆机械手

(图1.1)的应用范围： 用于三维及平面各类物件。特点是：多支喷枪配置，可做多角度摆动；大型旋转台，可同时喷漆更多工件；旋转台可做180度旋转、电子双保险精确定位; 适合各类型工件批量生产。

国内喷漆工业近年来的到了长足的发展。如沈阳鼎冷机电设备有限公司根据近年来在漆装设备领域不断尝试摸索获得的经验，针对不同行业设计制造了多条不同类别的漆装生产线，主要分以下几大类：汽车整厂及零部件漆装生产线、幕墙及铝型材氟碳喷漆、喷粉生产线、塑料件产品无尘漆装生产线、彩钢板辊漆漆装设备和镀锌线前处理烘干设备生产线、旋杯静电喷漆生产线（家具、小五金、电脑机箱、DVD外壳等）、家电产品金属外壳喷粉生产线（微波炉、洗衣机、空调机、电冰箱）、家具木器喷漆及喷粉生产线、漆装线废气和废水处理设备生产线等。

图1.2是采用了创造性的专利技术集成的无间隙的齿轮减速系统，结合了高性能的控制器，从而保证了精确的轨迹控制和最佳的过程参数管理。根据各行业的需求而设计出一系列不同应用方向的专业机器人，可以集成到各个生产设备中。技术参数：六轴DLRX/DLTX全系列工业机器人，额定负载从1.7Kg到220Kg，手臂工作范围从到100mm到3100mm。