基于PLC的液晶玻璃基板机器人包装控制系统.pdf

电气自动化} 2 0 1 5 年第 3 7卷 第 1 期 自动控制 系统与装置一 Au to ma t ic Co n t r o l S y s te ms＆ E q u i p me n t s 基 于 P L C的液 晶玻璃基 板机器人包装控制 系统 王 斌 横店集团东磁股份有限公司， 浙江东阳3 2 2 1 1 8 摘 要采用 P I C对液晶玻璃基板机器人包装系统进行控制， 实现了玻璃基板定位、 机器人 自动控制、 纸张数量及压力检测、 自动计数 等功能 ， 给出了程序控制流程图。系统结构合理， 功能完善， 满足了液晶玻璃基板自动化生产过程的需要。 关键词 液 晶玻璃基板 ； P L C ； 机器人 ； 包装 ； 控制 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j i s s n ． 1 0 0 0 3 8 8 6 ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 3 4 [ 中图分类号]T P 2 7 3 [ 文献标志码]A[ 文章编号]1 0 0 0 3 8 8 6 2 0 1 5 叭 一 0 0 9 6 0 3 PL C b a s e d Ro b o t P a c k a g i n g Co n t r o l Sy s t e m f o r L CD Gla s s Su b s t r a t e s W ANG Bi n H e n g d i a n G r o u p D ME G C Ma g n e t i c s C o ． ， L t d ． ， Z h e j i a n g D o n g y a n g 3 2 2 1 1 8 ，C h i n a Ab s t r a c t P L C i s u s e d t o c o n t r o l t h e L CD g l a s s s u b s t r a t e r o b o t p a c k a g i n g s y s t e m ，t h u s r e a l i z i n g g l a s s s u b s t r a t e p o s i t i o n i n g ，a u t o ma t i c r o b o t c o n t r o l ，s he e t a mo u nt a n d p r e s s u r e d e t e c t i o n，a n d a ut o ma t i c c o u n t i ng ．Th e p r o g r a m c o n t r o l flo w c h a rt i s g i v e n．Th e s y s t e m f e a t u r e d t h r o u g h r e a s o n a b l e s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n a l ma t u r a t i o n c a n s a t i s f y t h e r e q u i r e me n t o f a u t o ma t i c p r o d u c t i o n p r o c e s s o f L CD g l a s s s nb s t r a t e s ． Ke ywo r ds LCD g l a s s s u bs t r a t e；PLC；r o bo t ；pa c k a g i ng；c o n t r o l O 引 言 T F r L C D液晶玻璃基板生产研制技术及全球市场供应长期 为美国康宁等国外公司所垄断， 从而严重制约着我国 L C D平板 显示产业链完善及其持续快速发展。近年来经过国内企业与科 研院所等不断深入 L C D玻璃基板技术研究开发 ， 目前国内企业 已打破了国外技术垄断， 完全能够 自主生产出特性指标达到国际 水平的T F T L C D玻璃基板。但在液晶玻璃基板生产设备的设 计与制造方面还很欠缺 ， 对液 晶基板 生产设备 的研究 与探 索 ， 能 够促进液晶产业 的发展 。 液晶玻璃基板精整包装是液晶玻璃基板生产的最后一道 序， 液晶玻璃基板厚度一般为 0 ． 4 m m～0 ． 7 m n l ， 且非常容易破 碎。传统液晶玻璃基板包装为人工采用 P P箱包装， 即将玻璃基 板手工竖立在特制的泡沫箱内， 包装耗费人力和时问较多， 运输 成本高 。目前液 晶基板 的包装通常采用 A型架包装 方式 ， 即在 A 型架底板按照放一张纸再放一片玻璃基板 的顺序循环进行 包装 ， 很多制造企业已经实现自动包装。但各个企业包装设备存在 自 动化程度不够高， 控制功能不完善 ， 系统不稳定， 存在玻璃问间隔 纸多， 玻璃基板碎片等问题 ， 给客户造成一定经济损失。因此， 研 究开发自动化程度高、 包装效果好和控制稳定 可靠的包装系统， 对提高我国液晶玻璃基板生产效率， 促进液晶玻璃基板加工行业 装备水平具有重要意义。 1 液晶玻璃基板机器人包装控制系统组成及工 作原理 1 ． 1 液晶玻璃基板机器人 自动包装系统的组成 液晶玻璃基板机器人自动包装系统主要有卸载传送带、 装纸 定稿 日期 2 0 1 4 0 52 1 基金项 目郑 州市科技创新计划项 目 编号 Z Z XF Y F一2 0 1 3 0 3 96 Ele c t r ic aI Au t o ma t ion 机器人及装玻璃机器人、 上纸机、 两台 A型架 转台组成。卸载 传送带是将玻璃基板从检验工序传送带接收过来后进行定位， 便 于装玻璃机器人取走 ； 装纸机器人及装玻璃机器人是将取 到的纸 和玻璃基板按照一张纸 、 一张玻璃基板的顺序依次放至 A型架 上进行包装； 上纸机为供纸系统， 主要是准备纸张供装纸机器人 取走； A型架回转台共两台， 是用来放置 A型架并对 A型架进干 t 定位， 一台用来放置良品产品， 一台用来放置废晶产品。其中卸 载传送带传送玻璃基板时， 玻璃基板两边放置在由变频电机带动 的传送滚轮上进行传送。 1 ． 2 工 作原 理 机器人 自动包装系统的工作原理图如图 1所示。装纸机器 人时刻检测手臂上夹爪中是否有纸， 若无纸立即从上纸机纸盒中 取纸 ， 待机准备包装； 当一张玻璃基板在检验工序被判定的良品 或废品后 ， 装纸机器人接收到玻璃基板种类信号， 将纸放置在对 应 的 良品或废 品 A型架 回转 台 的 A型架上 ； 与装 纸机 器人 间时 动作的是卸载传送带接收检验工序传来的玻璃基板并进行定位； 定位后装玻璃机器人利用手臂上的真空吸盘将玻璃基板取走 ， 搬 运到装纸机器人放置纸张的 A型架上进行包装 ； 纸张和玻璃都 放置完毕后 ， 装玻璃机器人破真空 、 返 回； 装纸机器人松开 夹纸 l灾 爪、 返回， 取下一张纸并等待下一张玻璃信号到来。如此反复循 环， 直至 A型架包装的玻璃基板数量达到设定 的包装要求为止， 装满的 A型架从回转台卸下入库。 2 控制系统的控制要求 液晶玻璃基板机器人自动包装系统的控制要求如 F 1 控制系统具有计数功能， 能够对 A型架上已包装多少 产品进行计数； 装纸机器人和装玻璃机器人能够按照预定轨迹 自 动完成包装作业。 2 卸载机传送带有定位功能 ， 对玻璃基板定位， 保证装玻 自 动控制 系统与装置 A u t o ma t ic Co n t r ol S y s t e ms＆ E q u i p me 电气 自动化 2 1 5年第 3 7卷 第 1 期 璃机器人取玻璃I 】 1 f 玻璃卡 』 J 始位置一致， 才能保证向 A型架放置 玻 璃 板时玻璃 也 一致 骼齐。 3 装纸机器人具有纸张检测和重取功能， 能够检测夹爪 ,k t 址 钉纸； 是否多于一张纸； 是否纸张未夹好， 若未夹好可扔掉 火收小 良纸张再收取 纸。 4装玻璃机器人具仃真 压力检测和重取功能， 能够枪 测 丁 、 悖 t 吸盘 吸取玻 璃} 1 、f 真夺 力是否达 到标 准 ， 达不到标 准重 新取玻璃 板 、 5 两个 A 架州转台控制方案相同， 具有气缸定位功能， 每台 A 架刚转台分 A、 B两面， 町放置两台A型架 ， 当A面装满 后 丁 “动旋转 至 B面进行包装 。 取 纸央 爪 吸取玻璃基板 吸盘 卸载传 送带 定 位气缸 、 r 腹5 5 A 型架 架 叫转 台 图 1 系统工作原理图 3 控 制系统硬件配置 川 冬 { 2所爪 ， 液 玻璃 摅板机器人 自动包装 系统是 采用 P I C 作为控 制器 ， 通过 C C l J i n k总线 j 机器 人进 行通讯 ， 利 用 P I C程 控 制 、 渊川机 器 人程 序 对机器 人动 作进 行控 制 完成 整 个包装 过 本 系统 包 括 1块 主基 板 Q 3 1 2 B 、 I块 电源 模块 9 6 l P A 2 、 1块 C P U Q O 6 H 、 1个 H 网 光纤 通 汛模 块 Q J 7 1 L P 2 1 2 5 、 1个 主／ 本 地 通 汛模 块 Q J 6 l B T I 1 、 一 个 串 L J 通 汛模 块 Q T 1 C 2 4 NR 4 、 3个远程 I ／ 0站 A J 6 5 S B T B I 一3 2 D T ， 1个触摸 屏 G T 1 5 7 5一V N B A 、 1个变频器 C C L i n k通讯 和 2个作 为远 程设备站 的带 有 C C L i n k板机 器 人控 制 器 成 。机 器 人选 用北 京莫托 曼 C R S 0 业机器人 2台 、 H网光纤通讯模块是用来 j俭禽 P I C系统进行信号交 换 ， 包括产品判定结果信号良品／ 废 及玻璃基板发送信号 等。C C ． I i n k主站主要是监控触摸屏给} I { 号及外部动作 、 传感 器检测 信号等 ， 同时通 过与 2个机器 人 C C L i n k板通 讯 可以 获取 两台机器人工作站的内部信号 、 运行位 、 数据信 号等信息， 完成 对机器 人运行状 态 的控 制 j 变频 器 C C L i n k通讯 卡通过 与主 站通讯， 接受 P L C对变频器的控制指令， 驱动卸载传送带电机。 3个远程 I ／ 0站主要是对外部信 I } 进行输入输出， 包括垂直传送 带 、 卸载传送带 、 A型架 回转 台 、 卜纸机 的外 部按钮 开关信 号 、 气 缸动作位置检测信号 、 三色灯信 等 。 。 } l 0 一 掘瓣l 装纸机器入I J R C R X F B 0 4 { C C Li n k k 6 站 j 终端也IH 图 2系统硬件配置图 4 控 制 系统软件设计 4 ． 1 P L C与机器人通讯信号对应关系 每台饥器人远 程设 备站 C C - I i n k X F B板 卡 占朋 4个站 l 2 8 个点， 但实际 X F B板卡最大用户I_1丁 用 I／ O点数为 1 1 2个， 按系统 定义输入点号为 2 0 6 02 2 0 7 ， 输 出点 为 3 0 6 03 2 0 7前八 个点 为机器人 C C L i n k板 自身所用 ’ ． P L C通过 C C L i n k总线 与机器 人进行通讯 ， P L C的输 出信 号送 给饥器 人的输 入 ， 机器 人 的输 出 信号送给 P L C的输入 见图3 。 图 3 P L C自动控制程序流程图 E l e c t r ic a I A u t o ma t i o n 9 7 一 ⋯ m c _ 。 M W 坫 ～ 一 、 __ 睫 聃● 一 龇 __ 璇 砖 。 器 蕾 吨 ～颍 讯 m 盥 、 一 电气 自动化 2 0 1 5年第 3 7卷 第 1期 自 动控 制系统 与装置 Au t o ma t ic C o n t r o l S y s t e ms＆ E qu i p me n 4 ． 2 P L C程序设计 P L C控制程序 主要包 括 自动控制 程序 、 手动控 制程 序 、 机器 人控制程序 、 报警及 复位程序 。 自动程序实现包装过程 的 自动化 控制 ， 手动程序 用于设 备的现 场调试 和维 护 ， 机器 人控制程 序用 于装纸及装玻璃机器人的启动， 报警程序定义了机器人相关报 警、 变频器报警 、 气路相关报警、 传感器相关报警等， 复位程序用 于所有报警复位。P L C程序采用三菱 G X D e v e l o p软件编写， 自 动控制程序流程 图如 图 3所示。 4 ． 3 机器 人 程序设 计 机器人程序包括两部分 ， 一部分 为相关信 号控制程 序采用梯 形图编写， 一部分为机器人动作运行程序， 采用 I n f o r m I I I 机器人 控制语 言编写， 通过动作 示教来 完成机 器人运 动轨迹 的设 定 。两部分程序共同运行来完成机器人动作 ， 装纸及装玻璃 机器人程序流程图如 4、 5 。 开始 L P L C 通讯，接收到玻璃基 板种类信 号及卸载传送带定 位完毕信号 囊纸机器人、 否纸张放好 送带位置吸取 玻璃基板 人 真空吸附 、 、是否良好 、 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ／ 二二 执行取纸动 作 ，取纸一张 筘 l 、 、状 态 正 常 ／ ／， l⋯ 丰 孟 ⋯ 。 待 机。 等待} ＼ ． ， L 二二 一 一 纸张 放置 好I 芷 I 执行取纸动作，等 I l 待接收到玻璃基板 l 1 种类信号 { 图 4 装玻璃 机器 人程序流程图 4 ． 4人机 界面设 计 良品 、 执行 良品A 型架放纸动 作 执行废品A 型架放纸 动作 停止、 机器人操作 、 报警记录、 A型架监视等快速切换按钮 ， 点击 可跳转到相应功能界面， 各功能界面也可以方便返回主界面。 蒹 靴囊 i } 嘲 i 。 。 簦j 疆 赫l 4 施 0 7试3 5 图 6 触摸屏主界面 ] 『_ 二 二二 图 7 触 摸 屏 机 器 人 控 制 界 面 l j} l 5结 束 语 l 位 置 I 装 位 置 l 采用P L C 控制机器人的液晶基板自动包装系统， 具有自 动 l - I 化程度高， 故障率低， 功能完善， 操作简单的特点， 保证了人与玻 璃基板无接触， 不会对玻璃表面造成污染， 同时保证了当玻璃基 开 ， 放 置 完 毕 ，【 板包装过程中意外破碎时不会伤人， 满足国内液晶基板的生产需 求 ， 达到 国外 同类设备 的包装水平 。 一 ] 参 考 文 献 ⋯ 篙 人 控 制 ＼ ＼、 ／ ， ／ L 一 - j [ 2 ]三菱技术部 ．Q系列 C C L i n k网络系统技术参考手册[ K] ． 香港 香港 总公司印制 ， 2 0 0 9 ． 1I 返 到 T l [ 3 ]王鹏， 杨培生 基于C C l i n k 总线的自 动化生产线分布式控制技术 j 点，准备取 l l J J ．机床-b液压 ， 2 0 1 3 ， 4 l 1 4 1 2 5一l 2 8 ． I 下 一 张 纸 j [ 4 ]庞成立． 基于现场总 线的 工业机器人智能控制研究[ J ] ． 煤炭技术． 2 0 1 2， 3 1 9 5 0 5 1 ． f 结 束 1 [ 5 ]首钢莫托曼机器人有限公司技术中心． M O T O M A N C R S 0机器人使用 ／ ， 说明书[ G] ．北京 首钢莫托曼机器人有 限公 司印制 ， 2 0 1 0 ． 图 5 装 纸 机 器 人 程 序 流 程 图 篓 嘉 件 下 的 示 如图6 、 7所示， 触摸屏软件设计采用三菱 G T D e s i g n e r 3组态 软件设计 ， 组态主界面包括自动模式、 手动模式、 自动运行 、 循环 【 作者简介】王斌 1 9 8 3 一 ， 男， 河南荥阳人， 助理工程师． 硕士， 研究方向 为机器视 觉智能检测 、 工业 自动化控制。