基于发那科机器人的堆垛系统控制电气自动化专业.docx

摘 要 随着时代的发展，大学生所学知识的深度及广度都有所增加，关于自身学科的实验就成为了一种了解并提升自身所学知识的一种重要途径。目前，绝大多数的大学都有自身的实验室。虽然拥有实验室，但是可以进行的实验并不多，并不是因为实验器材不能够完成实验，而是缺少实验的类型，这无疑是对资源的一种极大的浪费。实验室实验类型的多元化，不仅仅能够增加实验室的利用率，更重要的是学生可以通过更加多元的实验开拓自身的眼界，提高自身的专业水平。因此，开发更多的实验显得尤为重要。 机器人生产取代简单反复的人工生产是一种必然的发展。机器人堆垛在工业生产中有着重要的地位，所以对于机器人堆垛系统的控制显得更加的重要。基于发那科机器人堆垛系统的控制，以陶德楼310机器人控制系统为背景，在原有的实验项目的基础上进行能力性实验的拓展，增加了堆垛功能，很大程度上提高了运输效率。实验在原有实验的基础上运用了更多的的专业知识，使得学生在完成实验时能够运用到更多的知识并加深对于知识的理解。 关键词：发那科机器人；工业相机；PLC；机器人堆垛 Abstract With the development of the times, the depth and breadth of knowledge that college students have increased has become an important way to understand and improve their knowledge. At present, the vast majority of universities have their own laboratories. Although there are laboratories, there are not many experiments that can be carried out. It is not that the experimental equipment is not able to complete the experiment, but rather the lack of the type of experiment, which is a great waste of resources. The diversity of laboratory experiments can not only increase the utilization rate of laboratories, but also more importantly, students can broaden their horizons and improve their professional level through more diversified experiments. Therefore, it is particularly important to develop more experiments. It is an inevitable development to replace the simple and repeated manual production of robot production. Robot stacking plays an important role in industrial production, so it is more important for the control of the robot stacking system. The control system based on FANUC robot stacker, with Todd building 310 robot control system as the background, to expand the ability of experiment based on experimental project of the original, increase stacking function, greatly improve the efficiency of transportation. On the basis of previous experiments, experiments used more professional knowledge to enable students to apply more knowledge and deepen their understanding of knowledge when completing experiments. Keywords：Fanuc robot; industrial camera; PLC; stacking robot 目录 1 前言 4 1.1 选题的目的以及意义 1.2 机器人的发展现状 1.3 可编程控制器介绍及其发展现状 2 系统方案的确定 12 2.1 工艺过程 2.2系统的结构和功能 3 系统硬件设计 16 3.1 PLC型号的确定 3.2 FANUC LR Mate 200iD结构 3.3 PLC I/O外部接线设计 3.4工业相机 3.5机器人I/O接口配置 4 系统软件设计 16 4.1 PLC程序的设计 4.2 监控系统的设计 5 设备通讯的实践 16 5.1 PLC通讯的介绍 5.2 工业相机通讯 5.4仿真调试 总结 35 参考文献 36 致谢 38 1 前言 1.1选题的目的与意义 随着时代的发展，大学生所学知识的深度及广度都有所增加，关于自身学科的实验就成为了一种了解并提升自身所学知识的一种重要途径。目前，绝大多数的大学都有自身的实验室。虽然拥有实验室，但是可以进行的实验并不多，并不是因为实验器材不能够完成实验，而是缺少实验的类型，这无疑是对资源的一种极大的浪费。实验室实验类型的多元化，不仅仅能够增加实验室的利用率，更重要的是学生可以通过更加多元的实验开拓自身的眼界，提高自身的专业水平。因此，开发更多的实验显得尤为重要。 随着国家科学技术的不停成长，机器人生产取代简单反复的人工生产依然是一种必然。机器人堆垛在工业生产中有着重要的地位，所以对于机器人堆垛系统的控制显得更加的重要。基于发那科机器人堆垛系统的控制，以陶德楼310机器人控制系统为背景，在原有的实验项目的基础上进行能力性实验的拓展，增加了堆垛功能，很大程度上提高了运输效率。实验在原有实验的基础上运用了更多的的专业知识，使得学生在完成实验时能够运用到更多的知识并加深对于知识的理解。 鉴于以上分析，设计基于发那科机器人堆垛系统的控制具有重大意义。 其预期应用价值在于在实验室教学方面，丰富了堆垛实验的类型，为学生提供了更多更广泛接触专业知识的机会，加强了学生对于机器人堆垛系统的控制的理解，拓展了自身的视野，为以后专业课的学习打下更好的基础。堆垛系统在工业生产方面提供了更有效率的堆垛方式，提升了企业的生产效率，节约了成本。 1.2机器人的发展现状 机器人被发明出来的原因是因为人类想要发明一种机器在科研或工业生产中用来代替人类的工作，虽然如今机器人已然得到了大范围的应用，但是，机器人定义的界说并没有同一，在不一样的国家，在不一样的范围，科学家们给出的对于机器人的界说也不完全的相同，虽然定义的基本原则在很大部分是一致的，但在一些地方还是有很多的不同。直到上个世纪后期，“机器人”才成为了专业的术语。随着第一、第二次的工业革命的推进，越来越多的机械装置被人们发明出来并加以应用，与此同时一起出现的就是一些名为“机器人玩具”之类的一些玩具。这些“小玩意”的驱动原理与钟表近似，利用齿轮与杠杆之类的传动装置进行传动。上个世纪二十年代，捷克的文学家K.凯比克在一个科幻片的台本中第一次的说出了ROBOT这个词，此刻已被人们作为机器人的专用名词。  1国内工业机器人的发展现状 我们中国的工业机器人起始研发于20世纪80年代中期．本国的支持下，通过两次国家攻坚计划．已然基本落实了尝试、引入到自立研发的转化。大力推进了本国的制造行业、地理勘测行业等其他行业的成长。但随着本国大门的一步步的打开．本国境内的工业机器人工业面对着更大的压力。虽然本国机器人的用量每年都在增长，但如今出产的机器人还很难达到需要到达的质量．很多机器人的很重要的原件还须要依靠国外的进口。所以目前来说。本国还处在一个机器人大量使用的国家。 当前，我们国家有200多家参与开发工业机器人的企业，有五十家以上的企业专业从事于机器人产业的开发。在广大的有关学者的意见与计划下，第七个五年计划时期由机电部主持，中央各部委、中科院及地方科研院所和大学参加，国家投入了大量的资金用于工业机器人的基础技术、基础部件、工业机器人的完整机型及机器人的应用工程的开发研究。 2国外工业机器人成长现状 在上个世纪五十年代，美国人George Devol设计出了首台电子可编程的工业机器人，并在1961年发表了这一项专利，这一项专利在1962年就被美国通用汽车公司采纳并且投入了使用，这代表着第一代的工业机器人就此出现。从此以后,在人们生活的现实中真正的出现了机器人。日本人采用的这项技术并加以发展，工业机器人在日本得到了快速的成长。到现在，日本在工业机器人的技术在世界仍然属于领先的地位。在上个世纪八十年代，随着世界的科技水平不断地发展，工业机器人也随之不断成长，在这个时候工业机器人的发展同时推进的整个世界的工业水平快速的发展，对以后工业的发展起到了决定性的作用。 迄今为止，随着世界工业科技的发展，工业机器人在装配的数量以及科技含量比起以前都有了极大的提升，这种提升在美国、日本为代表的等工业科技发达的国家显得尤为明显，他们生产的设备已经成为了一种技术标准，并在世界范围内广泛使用。目前在世界上拥有名气且影响力大的公司分为两个派系日系以及欧系，日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、川崎等公司的产品；欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司工业机器人己成为柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(OMS)、工厂自动化(FA)的自动工具，据有关学者推测，工业机器人将会是在汽车、计算机后出现的大型的、具有高技术含量的产业。 在已经过去的前十年中，工业机器人的科技程度有了极大得提升，最先出现的用于各种工业的机器人技术已经逐步走向成熟，现在，有多个国家的研发人员正在专门研发具有完全的自主能力且拥有人类一般可以进行逻辑思考的智能机器人。目前，机器人的价格降低到只有十年前的20%，而且到现在一直下降。很多欧洲与美国的劳动力的成本上升到原来的140%。工业机器人的平均使用年限在十岁左右，有一些甚至能到十五年，并且这些工业机器人还可以进行改进，发挥出更大的作用。工业机器人对企业的发展，劳动力的解放以及增加社会生产力方面起了极大的推动作用。随着科技发展，工业机器人的成本会进一步的下降，而其的科技含量以及可以完成的生产工作会越来越多。随着工业机器人水平的不断提升，工业机器人不仅仅在传统的制造行业大显身手，慢慢的在其他制造业也有他们大显神通。在很多的非制造业，例如农业、矿业等行业也出现了他们的身影。工业机器人在人类的生产生活中起到愈来愈重要的作用，因为其的作用，现在工业机器人技术的发展已经成为了世界上各国纷纷抢占的高点。 1.3 PLC的介绍及其发展现状 就PLC的硬件来进行分类来看，PLC可以分为整体固定I/O型，基本单元加扩展型，模块式，集成式，分布式5种基本结构形式。 PLC的组成： 中央处理单元(CPU) CPU是可编程控制器的控制中心，作用相当于可编