一 項目簡介

1.1 行業介紹

沖壓設備機械手抓取流水線，由五臺液壓沖壓機械設備組成，液壓機械設備各臺之間使用氣動機械手，完成設備物料的抓取動作。通過沖壓設備，和各個機械手之間的相互配合，可以方便快捷的將一個鐵板，加工成為電氣配套盒蓋。目前機械手已經廣泛用于機械行業、汽車行業、紡織行業、塑膠行業、物流行業等行業，其將為未來的工業自動化，做出杰出的貢獻。

圖1-1 電氣配套盒蓋樣品

1.2 客戶需求

客戶有5臺液壓沖壓設備，原來使用人工，每臺設備配1個工人，需要5個工人，且效率不高；后改用5套單片機控制5臺設備，因單片機之間沒有聯網，時常發生2個機械手碰撞的事故。客戶希望使用PLC系統，實現只需1個放物，其余交給設備自動完成，且機械手之間不能發生碰撞事故。

1.3 解決方案

為保證5臺設備能相互不沖突的工作，且現場布線不方便，使用FBS-24MAT五臺，配FBS-CB5通訊板。在工作時，任意一臺PLC均讀取其前后的PLC動作狀態，確保機械手之間不發生碰撞。同時在主站中接一個觸摸屏，完成對網絡中設備動作機狀態的實時監控。

1.4 方案背景

在勞動力成本大幅飆升的背景下，如何提高設備的自動化程度，成為各界關注的話題。工業機械手主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，廣泛應用于機械制造、電子、輕工和原子能等部門。

二 控制系統設計

2.1 硬件配置

設備的控核心為永宏FBs-24MA主機五臺，FBs-CB5通訊擴張模塊5個，該主機配有14點輸入和10點輸出，自帶一個RS232通訊口，通過加FBs-CB5通訊模塊實現5臺PLC的組網，使用永宏高速聯機協議可以達到921.6Kbps，實現設備數據的高速共享。配永宏HU070S-00觸摸屏一臺，該人機采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主機自帶兩個通訊口。

圖2-1 硬件配置圖

2.2 控制工藝流程設計

該設備的控制流程比較簡單，但需要考慮的前一臺設備和下一臺設備的工作情況。

第一臺設備：當工人放置好鋼板，按下按鈕，1號沖壓設備進行下壓動作，完成后，1號PLC對1號設備進行抓取動作，完成出抓取后，旋轉90度，判斷2號設備是否空閑，確認空閑后，把工件放置在2號設備上。然后返回抓取1號設備工件的狀態。

第二臺設備：當接收到1號PLC放置完成且機械手收回信號后，2號沖壓設備進行下壓動作，完成后，2號PLC對2號設備進行抓取動作，完成出抓取后，旋轉90度，判斷3號設備是否空閑，確認空閑后，把工件放置在3號設備上。然后返回抓取2號設備工件的狀態。

第三臺設備：當接收到2號PLC放置完成且機械手收回信號后，3號沖壓設備進行下壓動作，完成后，3號PLC對3號設備進行抓取動作，完成出抓取后，旋轉90度，判斷4號設備是否空閑，確認空閑后，把工件放置在4號設備上。然后返回抓取3號設備工件的狀態。

第四臺設備：當接收到3號PLC放置完成且機械手收回信號后，4號沖壓設備進行下壓動作，完成后，4號PLC對4號設備進行抓取動作，完成出抓取后，旋轉90度，判斷5號設備是否空閑，確認空閑后，把工件放置在5號設備上。然后返回抓取4號設備工件的狀態。

第五臺設備：當接收到4號PLC放置完成且機械手收回信號后，5號沖壓設備進行下壓動作，完成后，5號PLC對5號設備進行抓取動作，完成出抓取后，旋轉90度，放到塑料籮筐中。然后返回抓取5號設備工件的狀態。

以下是控制工藝流程圖。

圖2-2 控制工藝流程圖

2.3 軟件設計

2.3.1 高速聯機的配置

永宏高速聯機的使用，首先要對各臺PLC配置不同的站號。即隨著1~5號沖壓設備，分別設置為1~5號站。其中1號站為主站，通過232口接觸摸屏。各站PLC在聯機情況下，配置高速聯機參數協議。如圖2-3所示。

圖2-3 高速聯機參數設定

然后在1號站中編寫高速聯機程序，如圖2-4所示。值得一提的是，永宏PLC在高速聯機時共享的數據，是全網共享的，也就是網絡中某一個站發出的數據，網絡中任何一個PLC都能接收到數據，且不需要其他的程序。十分的方便。

圖2-4 高速聯機程序

三 設備調試

該設備的技術難點在于如何保證各臺PLC的動作狀態及完成標志進行共享。在調試時，采用從1到5的順序，進行依次調試。先確保動作安全，保證機械手不與沖壓設備進行碰撞，再調試各個機械手之間的相互配合。

在網絡調試時，當完成一部PLC通訊后，當需要增加PLC時，需要在編寫完程序后，斷電進行網絡的操作，以確保485模塊不因誤操作造成短路的情況發生。

四 總結

4.1 實施效果

在完成系統改造后，實現了設備的聯動；通過五臺PLC的組網，實現了各機械手之間相互配合，且不發生碰撞事故；同時大大提高了生產效率。為企業節省的不少成本。

圖4-1 整體設備圖

4.2 應用體會

永宏FBs系列主機性能卓越、可靠穩定、操作簡便的特點在此案例中得到深刻的體會。FBs系列PLC以永宏自行研發的SOC為核心，整合中央處理器(CPU)、硬件邏輯處理器(HLS)、高速通訊口、高速計數器/高速計時器，NC定位等為一體，速度更快，穩定性更強。WinProladder編程軟件，通過表格的形式配置通訊、高速計數、脈沖輸出等功能，操作更方便、快捷。

機械手，在目前普遍缺乏人力資源的大趨勢下，顯得尤為重要。具有：三省、三高的優勢。

三省：1、省時間，機械操作比人工快很多，且可以24小時不間斷工作；2、省勞力，現在工廠工人難招，使用機械手，可以節省人力資源；3、省錢，現在工人的工作普遍在4000~6000元的水平，使用機器人，可以代替普通操作工人，為企業省下不少工資支出。

三高：1、高效率，人有惰性并不能保證其總是在工作，機器則完全是在盡職工作的；高安全，對與沖壓行業，常發生各種事故，其原因是工人的精神不集中導致的，使用機械手則避免了該事故的發生；高回報，人工的替代，效率的提高，對一個企業來說，他的回報是長期的。

五 參考文獻

[1]臺灣永宏.上海范堤.廈門永陞永宏可編程控制器使用手冊I【硬件篇&指令篇】.2010

[2]臺灣永宏.上海范堤.廈門永陞永宏可編程控制器使用手冊II【進階應用篇】.2010