摘要：本文介紹了由高威科Delta機器人、KEBA機器人控制系統、山洋伺服、三菱觸摸屏與PLC控制器以及高速以太網EtherCAT通訊等構建而成的機器人自動化系統在瓷磚分揀包裝生產線中的應用。

關鍵詞：高威科Delta機器人,KEBA機器人,控制系統,山洋伺服,三菱觸摸屏與PLC控制器,高速以太網,EtherCAT

一、概述

隨著自動化生產線在企業的普及應用，充分考慮到了最大限度的解放勞動力，提高生產效率，改善加工過程品質。越來越多的企業將原來由多人手工完成的工作，由機器人替代，實現高效、柔性、清潔的自動化作業。

Delta機器人屬于并聯類型，具有剛度大、受力平衡、承載能力強、誤差小、精度高、自重負荷比小、結構簡潔、動力性能好、動作快速、控制容易、靜音和低維護等特點。配備工業視覺和各類型的末端執行器，可自動識別、定位輸送帶上快速移動的各種工件，實現機器人高速、精準的動態跟隨輸送帶連續分揀作業。本項目就是綜合應用Delta機器人上述諸多優點于瓷磚生產行業自動化改造的一個典型成功案例。

二、高威科Delta機器人

高威科機器人事業部具備雄厚的機器人自動化裝備研發和制造能力，致力于為用戶提供完善的自動化解決方案和交鑰匙工程，并提供強有力的技術支持。高威科推出的Delta機器人，是應用廣泛的高速分揀和放置工業機器人，機器人本體為德國TreiBoost品牌，由碳素纖維復合材料以及先進的驅動技術組成，可以實現各種工業苛刻環境下的分揀和放置應用。

圖1TreiBoostRobotics機器人

根據工作范圍、負載、軸數、類型的不同，高威科Delta機器人有十多種不同型號可供客戶選用，以密切貼合實際應用需求，達到經濟實用、最佳性價比。隨著自動化生產線在企業的普及應用，充分考慮到最大限度解放勞動力，提高生產效率，改善加工過程品質，高威科機器人事業部已在食品、電子、機械零件、瓷磚等行業中廣泛應用Delta機器人進行高速抓放和碼垛包裝加工，將原來多人手工完成的工作，由Delta機器人替代，實現高效、柔性、清潔的自動化作業。

圖2各種型號的高威科Delta機器人

三、瓷磚分揀包裝自動化生產線及其工藝說明

瓷磚從高溫窯爐產線輸出，產線寬度約為2.5m寬，輸出的瓷磚表面溫度為90℃左右。后續按先后順序呈階梯狀分流為4條支線。每條支線安排兩臺Delta機器人，每臺機器人按A/B兩區輪流進行瓷磚的分揀與堆垛，以確保連續工作。單條支線的現場布局圖如下所示。

圖3瓷磚分揀現場布局圖

四、硬件系統架構

整個系統的硬件框架如下圖所示。上位系統采用三菱高性能觸摸屏與PLC控制器。控制中間層的4套KEBA機器人控制系統以及機器人外圍包裝輔助系統。下層Delta機器人系統采用“一拖二”經濟實用型控制方式，即：一套KEBA系統（含一個工業機器視覺系統）同時控制兩套Delta機器人系統的高速、高精度工作。伺服網絡采用高速的EtherCAT網絡。

圖4系統硬件框架圖

五、軟件系統設計

程序設計主要分為三大部分，一部分是三菱PLC控制器中的MainPLC程序控制系統，另外是KEBA控制器中的PLC程序控制系統及其Robot程序控制系統。系統控制流程總圖如下所示：

圖5系統控制流程總圖

MainPLC程序控制系統負責整個系統的狀況協調與監控。主要包括：

各Robot系統的狀態監視與控制，狀態監視方面，如：實時顯示各工作中的Delta機器人抓放瓷磚的實際速度（p/min）、已完成的瓷磚分揀數量統計、漏檢瓷磚數量統計、報警信息等等。狀態控制方面，如：各個Robot的啟動、停止、暫停、復位等等。

機器人外圍的包裝輔助系統控制。其中又可細分為開箱、進箱、堆疊、推送、出箱和封箱六大子系統。

PLC（KEBA）程序控制系統中具備RC接口而用于和Robot程序控制系統溝通，具備Axis接口負責和各伺服軸系統溝通，也具備IO接口負責和外部所有IO信號溝通。PLC程序中負責Robot動作之外的所有邏輯控制和信息管理，如：視覺系統的控制與信息管理。

Robot（KEBA）程序主要負責各個機器人的具體動作控制、輸送帶跟隨抓取、A/B雙工位交替連續碼垛、機器人安全工作區域監控與保護等等。

下圖所示為兩者的功能結構關系圖：

圖6PLC與Robot功能結構關系圖

六、結束語

該自動化生產線為當前國內瓷磚生產行業首創，目前已能達到每臺Delta機器人以高達120~130p/min的分揀速度長期穩定工作，滿足客戶及市場要求。項目中軟硬件系統均符合當前自動化系統開放式、模塊化、可重構和智能化等發展趨勢，將當前先進的Delta機器人技術、計算機技術、自動控制技術、高速實時網絡通訊等高新技術應用到自動化水平相對比較落后的瓷磚生產行業，攻克和掌握了機器人應用向該領域推廣的諸多核心技術和實踐經驗。開發這類自動化生產線具有重大的研究意義，可為后續發展提供典型案例，積累經驗，開辟機器人在新型產業中應用的廣闊前景。