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【摘要】下侧门自动化生产线属于公司关键设备，承担着公司及兄弟单位的下侧门生产任务，自投入使用以来，因油压机与上下料机械手是两家公司生产的设备，存在程序不兼容和联锁控制不匹配问题，笔者通过对设备程序进行了改造，增加了I/O通讯，建立油压机与机械手的实施通讯和建立联锁控制程序；采用高分辨率、高灵敏度光栅构建防护屏障；增加机械联锁装置，对设备上止点进行串联保护；在示教器中增加并联程序，完善控制系统的多重保护等措施，成功解决了这一问题。

【关键词】I/O通讯；并联程序；机器人；联锁控制

一、设备简介与存在的问题

油压机由天津TD公司生产，主体电气设有专用的电气控制箱以及电气操纵箱，控制箱内置总电源开关、接触器、热继电器等各种电气元件，主要完成对压机各个工作的控制。电气操纵箱的操纵面板上设有多种选择开关、操作按钮和个性化触摸屏等可实现对压机的集中控制和监视。

上下料机械手由广州QF公司生产，为5轴水平多关节机械手，主要由机械手、控制柜、视教编程器、控制线缆等组成，机械手工作负载160KG，最大活动半径2700㎜，重复定位精度±1㎜。

因2台设备安装时未建立即时通讯，存在程序不兼容和联锁控制不匹配问题，偶发出现机械手误动作现象，存在极大安全隐患。

二、系统主要程序修改与参数设置

（一）增加联机设置

机械手原系统有“单机”“上料”“搬运”“下料”四种设定状态，建立通讯后，增加了“联机设置”功能，设备原来的“单机”可以设置为“联机”状态模式。见图2-1

“联机”状态下上料时，必须有上料机作为连线的起始站，他不与前站发生通讯，而只与后站交互信号。当机械手处于“上料”模式时，程序会自动搜寻下一站是否存在，如果下一站并不存在或者不处于搬运/下料模式，则会产生“联线异常”报警。

“搬运”处于连线的中间，前一站可以是上料机或搬运机，下一站可以是搬运机也可以是下料机，如果前/后站不满足这一设定，机械手会报“联线异常”。

“下料”处于连线的最末端，前一站可以是上料机也可以是搬运机，同样也具有自检测功能。

（二）投料信号

上料机有投料信号给出后，机械手才会过来取料，模式如下：

（1）上升沿：给出投料信号后机械手只取料一次，必须要断开投料信号再给，机械手才能继续取料。

（2）常通信号：只要有投料信号，机械手就过来取料。

（三）压机模内检测

在给出冲压信号前，机械手会检测压机内部的料片位置信号，一般为光栅或者感应器，目的是检查料片是否放置正确，以防冲坏模具。增加保护程序后，有2种模式可供选择。如果选择“高电平”，则表示有信号时异常，如果选择“低电平”，则表示无信号时异常。

（四）压机允许放料

在机械手主控板程序中增加了IN05信号，如果启用该信号，机械手在放料前会等待相应的信号条件满足才进去放料，与压机形成协同操作。

（五）取、放料迟滞信号

在满足一切允许取料的条件后，机械手会等待相应的时间再去取料。同样，在满足一切允许放料的条件后，机械手会等待相应的时间再去放料，以避免产生碰撞等意外。

（六）冲压超时设置

机械手发出冲压信号后，压机下压，其上死点感应信号会相应消失，当冲压完成后，上死点感应器会再次亮起，产生一个上升沿信号，该超时就是计算从发出冲压信号，到上死点感应器再次亮起所需要的时间，如果超出这一时间，表示压机在执行冲压动作时遇到了故障，机械手会报警并发出急停压机的信号。

（七）反应超时设置

该超时是计算发出冲压信号到上死点消失的时间，如果超出这一时间，表示压机在收到冲压信号之后，没有动作，机械手会报警并发出急停压机的信号。

（八）通讯连线基本设置

1.上料台连线信号

取料中信号-----------------------【扩展板】OUT10

取料完成信号--------------------【扩展板】OUT9

送料机上死点--------------------【主控板】IN11

投料信号--------------------------【主控板】IN05

呼叫投料--------------------------【主控板】OUT14

送料冲压--------------------------【主控板】OUT13

2.呼叫投料延时

机械手取完料之后回到取料待机点，在检测吸盘无异常之后，发送呼叫投料信号，也就是输出OUT14，在收到卷料机给的投料信号（或者送料完成信号，统一都接IN5）之后，复位掉OUT14，假设呼叫投料延时为3秒，在OUT14输出3秒后还没有收到IN5，那么就报警。

3.送料冲压延时

在接收到IN5后，控制第一台冲床冲压。如果此处设置为0.5秒，则第一台冲床冲压信号滞后0.5秒。

三、结语

机械手可以代替人类从事低温、高热、有毒有害、危险等恶劣环境中的工作，除此之外还常常被用来代替人们完成单调重复、任务繁重的劳动并可以大大提升劳动生产率以及保证产品质量。但机械手额定运行速度较快，并且机身重、力度大、工作范围广，因此，运动中的停顿或停止都可能会产生危险。即使可以预测运动轨迹，但外部信号有可能改变操作，会在没有任何警告的情况下，也可能产生料想不到的运动。通过建立基于I/O通讯的机器人程序，增加多重联锁控制技术，从源头上解决了不同厂家设备的程序兼容与单机控制存在的偶发误动作问题，对机械手安全领域的研究应用具有较大的参考价值。