CN202726918U - 具有plc功能的六轴工业机器人控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统,示教控制和PLC控制通过LCD和触摸屏显示模块将指令输入ARM微处理器,操纵杆模块和快捷按钮直接将指令输入ARM微处理器,I/O接口模块接机器人执行器的输入和输出信号端,ARM微处理器与存储模块进行数据存储和调用,ARM微处理器处理数据、计算轨迹后通过通讯模块将控制信号发给机器人执行控制单元。将PLC系统与机器人示教控制系统集成为一体,可运用各种算法,提高电机控制的性能。操作更加方便,简单,实现对机器人的自动控制。通过PLC实现不同条件对机器人不同程序的调用与控制,实现同一台机器人完成不同工作的柔性化控制。系统整体结构新颖,设计小巧便捷。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机器人控制技术,特别涉及一种具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统。
背景技术
传统的工业机器人控制系统,采用示教器+主控制器(一般为工控机)的方案,其示教器通常与主控制器分开,分别由不同的处理器执行,主控制器一般由工控机完成,成本高,体积大,同时由于工控机的价格昂贵、可靠性低,使其很难满足工业现场的需求。采用PLC控制I/O输入输出,能很好的实现对机器人及其外围设备的自动控制,对气动、电动或混合驱动系统具有较好的通用性,可靠性高、故障率低,但是若单独采用PLC产品,成本高,同时若需要监控I/O状态,还需另外配置显示设备(如触摸屏显示器)。
发明内容
本实用新型是针对工业机器人主控制器成本高、体积大的问题,提出了一种具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统,示教器与主控制器一体化设计,运用一个嵌入式微处理器完成机器人的编程,数据处理,管理文件,监控状态等功能,并且使控制系统具有PLC编程的功能,特提供了一种示教器与主控制器集成于一体的并且具有PLC功能的工业机器人控制系统。
本实用新型的技术方案为:一种具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统,包括ARM微处理器,存储模块,通讯模块,LCD和触摸屏显示模块,I/O接口模块,操纵杆模块,快捷按钮,示教控制和PLC控制通过LCD和触摸屏显示模块将指令输入ARM微处理器,操纵杆模块和快捷按钮直接将指令输入ARM微处理器,I/O接口模块接机器人执行器的输入和输出信号端,ARM微处理器与存储模块进行数据存储和调用,ARM微处理器处理数据、计算轨迹后通过通讯模块将控制信号发给机器人执行控制单元。
所述ARM微处理器采用ARM作为处理器的主控芯片,处理器软件采用WINCE嵌入式系统作为核心,用户程序包括操作界面,文件管理程序,通讯程序,示教系统,轨迹算法程序,PLC编辑程序和PLC解码程序。
本实用新型的有益效果在于:本实用新型具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统,将PLC系统与机器人示教控制系统集成为一体,可运用各种算法,提高电机控制的性能。可以采用PLC的梯形图和指令清单作为控制机器人及其外围设备的编程语言,使操作更加方便,简单,实现对机器人的自动控制。通过PLC实现不同条件时对机器人不同程序的调用与控制,实现同一台机器人完成不同工作的柔性化控制。PLC梯形图语言简洁、直观的图形符号及注释信息,使对工业机器人的控制更加直观明了,操作和使用也更加方便。系统整体结构新颖,设计小巧便捷。
附图说明
图1为本实用新型具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统架构图;
图2为本实用新型具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统软件架构图;
图3为本实用新型具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统示教流程图;
图4为本实用新型具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统中PLC系统I/O接口图;
图5为本实用新型具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统PLC功能流程图。
具体实施方式
如图1~2具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统架构图和软件架构图,系统包括:由ARM9微处理器,存储模块,通讯模块,LCD和触摸屏显示模块,I/O接口模块,操纵杆模块,快捷按钮组成的硬件部分和由WINCE嵌入式系统内核,基于硬件的驱动程序,用户程序组成的软件部分。
工业机器人控制系统以ARM9处理芯片为核心。ARM9作为控制系统主控芯片,负责整个系统的控制、人机交互以及多机通讯、轨迹算法,示教控制,PLC控制等,可运用各种算法,提高控制电机的性能。
机器人控制系统的触摸显示屏是对机器人控制的输入输出设备,它不仅能实现人机交互的输入功能,同时具有人机交互显示输出的功能,完成操作者输入信息的显示和机器人运行状态以及提示信息的显示。通过控制系统对示教动作进行定义,实现控制算法,并进行运动规划,通过串口将示教数据发送给多轴运动控制卡,运动控制卡进行运动控制。可以通过操纵杆直接进行示教控制,也可以进行在线编程。快捷按钮用作热键使用,操作者可以在软件中根据自己的需要对快捷按钮进行功能设置,用来给操作者操作时带来方便。
控制系统软件采用WINCE嵌入式系统为核心,用户程序包括操作界面,文件管理程序,通讯程序,示教系统,轨迹算法程序,PLC编辑程序和PLC解码程序。
示教系统软件实现对机器人的示教编程,同时具有存储功能,操作的程序能保存在存储器中,并在需要时可以调用。如图3所示控制系统示教流程,在触摸屏上,打开示教指令编辑软件,打开或新建一个示教文件,选择运动模式、速度模式,指定起点、终点、运行时间、抓手动作等。然后处理器将进行运动学逆解,计算出机器人各个关节的电机需要旋转的角度,然后根据插入的提升点和下方点进行轨迹规划,计算轨迹方程,对轨迹定间隔插值,求出需要发送的控制序列点,若计算完毕,各序列点将通过串口发送给运动控制卡,各个关节的电机动作,运行作业。运动控制卡的核心为DSP,用作电机控制,根据接收到的示教器指示做出多轴控制对各个关节进行驱动,并接收编码器反馈信号实时检测电机位置。
用户通过PLC编辑软件可以输入PLC梯形图或指令清单,编译之后生成的机器语言可以被机器人执行。PLC处理采集并控制机器人及外围设备信号。对工业机器人来说,最基本的I/O信号端口就是末端执行器的开与关的控制,但是机器人的作业现场往往还有其他的数字信号和模拟信号要控制。实际上,除了现有的I/O端口,复杂大型的作业还要扩展I/O才能满足控制的需要。PLC在这时控制I/O端口,显得极为方便。一般来说,末端执行器的动力来源独立于机器人,有来自电机、气动的还有来自液压元件的。末端执行器的控制可以利用I/O接口板来实现,用PLC编程调用这些口,从而实现对末端执行器的控制。在I/O上的端口要与PLC程序中定义的名称要一一对应。输入输出信号的特征取决于编程和接线定义的具体情况。
机器人多用在自动工位上,由外围设备控制程序启动和运行,实现自动控制,这时就可以通过PLC实现不同条件时对机器人不同程序的调用与控制,实现同一台机器人完成不同工作的柔性化控制。PLC要指令焊接机器人进行何种工件规格的焊接,进行工件1还是工件2的焊接等,并将相应的焊接状态在操作终端中显示出来。为了实现这些控制指令,我们利用机器人控制系统中的“工作选择”端口,进行不同“工作”的定义,每个“工作”代表一个自定义的控制指令。通过“工作选择”端口的输入端子的不同组合,可以定义不同的“工作”号,不同的“工作”号对应不同的控制指令。如图4所示PLC系统I/O接口图,如利用“工作选择”的LineA IN5~IN7的信号组合来表示不同的“工作”,每个“工作”对应不同的工位及工件规格的焊接指令。当IN5和IN7为ON时,表示要进行左工位第3种工件规格的焊接,如下表所示。
同理,可以利用“工作选择”Line B的输出口来定义自己的状态信息。如利用Line B的OUT3~OUT5的组合来定义“正在焊接”、“焊接完成”、“正在焊接工件1”及“正在焊接工件2”等状态信息。Line B的输出口与PLC的输入口连接,PLC通过这些输入信号的状态,就可以判别这些自定义的状态,再送到操作终端显示出来。
如图5所示,PLC功能流程。在触摸屏上,打开PLC编辑软件,打开或新建一个PLC控制程序,编辑PLC梯形图或指令清单。编辑完成之后,进行编译,将梯形图或指令清单生成机器语言。通过I/O口发送到I/O控制板上,对机器人及其外围设备进行控制。PLC可以完成对诸如报警状态显示,工件夹紧,反馈传感器测量值等输入输出口的控制。
Claims (1)
1.一种具有PLC功能的六轴工业机器人控制系统,包括ARM微处理器,存储模块,通讯模块,LCD和触摸屏显示模块,I/O接口模块,操纵杆模块,快捷按钮,其特征在于,示教控制和PLC控制通过LCD和触摸屏显示模块将指令输入ARM微处理器,操纵杆模块和快捷按钮直接将指令输入ARM微处理器,I/O接口模块接机器人执行器的输入和输出信号端,ARM微处理器与存储模块进行数据存储和调用,ARM微处理器处理数据、计算轨迹后通过通讯模块将控制信号发给机器人执行控制单元。
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