基于PLC的三轴喷涂机器人控制系统设计

摘要

目前，国内中小微型企业涂装生产作业大多数仍以人工操作为主。然而，随着我国经济的不断发展与进步，招工难、用工贵等现象在各个工业园区不断出现。喷涂机器人作为一种最常见的工业机器人，成为当前涂装企业产业升级的手段。但是，市场上常见的喷涂机器人以通用型多关节工业机器人为主，其价格昂贵、技术要求高，因此难以被大部分中小微型企业所接受。
　　本文旨在开发一款低成本的经济通用型喷涂机器人以满足中小微型企业喷涂普通金属构件的需求，解决企业招工难、成本高等问题。喷涂机器人主要从硬件平台、PLC控制系统以及上位机软件三个方面对喷涂机器人进行设计，具体设计工作如下：
　　在机器人硬件平台方面，针对喷涂工件分析控制特点，分析了传统喷涂模式的利弊，提出了同步跟踪喷涂的方案。根据喷涂机器人的设计要求，并结合企业成本要求角度出发及开发难度等综合考虑，采用三自由度机器人本体机构，对喷涂机器人的关键部件控制器及驱动系统进行了选型分析。最后，完成了喷涂机器人总体方案的设计。
　　在PLC控制系统方面，针对控制系统的需求以及喷涂机器人的作业流程，对PLC进行选型并对 I\O点进行了合理的分配。完成对被喷涂工件的程序设计，主要包括现三轴原点复位、同步跟踪喷涂、起喷定位及往复喷涂等控制程序。并在此基础上设计了传感器检测系统方案，同时，通过工件数据采集系统对喷涂对象进行参数测量，获取机器人所需喷涂控制参数，实现了基于PLC的喷涂机器人控制系统设计。
　　在上位机软件方面，提出了喷涂机器人软件实现的整体方案。从上位机软件实现的功能和通讯方式两方面搭建了软件系统。在 VS2015开发平台上，采用面向对象技术与 MFC库开发出更为人性化上位机软件图形界面，将获取的控制参数通过串口传输给PLC控制系统，实现了上位机软件对控制系统的参数设置与监测显示功能。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 喷涂机器人现状

1.3 国内行业的背景分析

1.4 本文研究的主要内容

第2章 三轴喷涂机器人总体方案设计

2.1 喷涂机器人设计要求

2.2 喷涂工作方案设计

2.3 喷涂机器人机构设计

2.4 系统总体设计

2.5 本章小结

第3章 控制系统硬件设计

3.1 控制器的选型

3.2 驱动系统设计

3.3 电气线路设计

3.4 本章小结

第4章 基于PLC的三轴控制系统设计

4.1 控制系统组成

4.2 控制系统设计

4.3 控制系统PLC软件的设计

4.4 检测系统设计

4.5 控制系统实验分析

4.6 本章小结

第5章 上位机软件设计

5.1 开发环境简介

5.2 软件设计方案及实现

5.3 上位机与PLC通讯方式的特点与选择

5.4 本章小结

结论

本文工作总结

未来工作展望

参考文献

致谢

附录A 程 序

PLC指令程序

上位机程序