依照鋼筋網(wǎng)電阻焊工藝的要求,我們?cè)O(shè)計(jì)制造了移動(dòng)單焊頭焊網(wǎng)機(jī)器人系統(tǒng)，并以PLC為核心進(jìn)行了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)具有硬件簡(jiǎn)單，操作方便、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。 1 前言 鋼筋焊接網(wǎng)是一種高效、節(jié)能、強(qiáng)化混凝土結(jié)構(gòu)的建筑用材，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家正被建筑業(yè)廣泛采用，在我國(guó)被國(guó)家建設(shè)部列為“九五”計(jì)劃重點(diǎn)推廣應(yīng)用10項(xiàng)新技術(shù)之一。 在鋼筋網(wǎng)焊接中采用焊接智能化技術(shù)以取代傳統(tǒng)建筑施工中的人工綁扎鋼筋是焊接技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 本文介紹的焊網(wǎng)機(jī)器人系統(tǒng)是根據(jù)鋼筋網(wǎng)電阻焊工藝要求，簡(jiǎn)化通用工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制形式，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、焊接質(zhì)量高、維修簡(jiǎn)單。該系統(tǒng)由我們自行設(shè)計(jì)，采用PLC控制技術(shù)，現(xiàn)已在生產(chǎn)線上使用，具有智能化、柔性化的特點(diǎn)。 2 系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 焊網(wǎng)機(jī)器人系統(tǒng)主要包括焊網(wǎng)機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。焊網(wǎng)機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。圖1為焊網(wǎng)機(jī)器人的基本組成圖。 [align=center] 圖1 焊網(wǎng)機(jī)器人組成結(jié)構(gòu)圖[/align] 焊網(wǎng)機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是平行四邊形結(jié)構(gòu)形式。為了適應(yīng)鋼筋焊網(wǎng)的焊接要求，參照國(guó)外焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將焊頭通過(guò)連接法蘭固定于機(jī)器人最后一個(gè)軸的機(jī)械接口，使之能進(jìn)行焊接。焊網(wǎng)機(jī)器人移動(dòng)采用交流變頻技術(shù)，機(jī)械臂動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，機(jī)器人的控制采用PC技術(shù)和智能的算法，使之具有自行優(yōu)化路徑的功能，實(shí)現(xiàn)焊頭準(zhǔn)確定位。 由于采用了一體化可移動(dòng)單焊頭，焊網(wǎng)機(jī)器人能夠適應(yīng)連續(xù)焊接時(shí)焊頭短距離快速移位的要求，降低了供電功率、減小了設(shè)備的體積，使得鋼筋網(wǎng)的焊接從專用廠房走向了施工現(xiàn)場(chǎng)，該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外屬于首創(chuàng)。 焊接設(shè)備則由焊接子電源，（包括其控制系統(tǒng)）、主機(jī)系統(tǒng)、前部輔機(jī)控制系統(tǒng)和后部輔機(jī)系統(tǒng)等三部分構(gòu)成。主機(jī)系統(tǒng)包括放線架、自動(dòng)落橫線裝置、橫線磁性定位裝置、多點(diǎn)焊接裝置、平衡牽引裝置、鋼筋焊接網(wǎng)輸送裝置等，是鋼筋焊網(wǎng)生產(chǎn)線的核心，完成鋼筋焊網(wǎng)的成形、焊接工作，其結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。 [align=center] 圖2 焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)圖[/align] 焊網(wǎng)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案使得控制方式靈活，可選擇恒電流、恒電壓或恒功率方式對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，并可任意設(shè)定焊接各階段的焊接電流，可通過(guò)編程改變焊接時(shí)序及過(guò)程，具有柔性生產(chǎn)的功能。 3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 生產(chǎn)線采用三菱PLC組成了可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)，完成系統(tǒng)全自動(dòng)閉環(huán)控制，保證了系統(tǒng)全自動(dòng)可靠運(yùn)行。采用變頻調(diào)速方式進(jìn)行網(wǎng)距自由定位，使網(wǎng)距任意可調(diào)，既提高了網(wǎng)距精度，又提高了網(wǎng)距控制的靈活性。可選擇采用恒電流或恒電壓方式對(duì)焊接電流進(jìn)行自動(dòng)控制并可任意設(shè)定焊接時(shí)間。 整個(gè)控制系統(tǒng)分手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)控制三部分,當(dāng)選擇手動(dòng)運(yùn)行方式時(shí),可以人為介入生產(chǎn)操作過(guò)程，實(shí)施單步控制。當(dāng)選擇半自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可以實(shí)施單周期控制。選擇全自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可以實(shí)施全過(guò)程連續(xù)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作。系統(tǒng)整體控制方案如圖3所示。 [align=center] 圖3 系統(tǒng)控制方案圖[/align] 采用上位機(jī)可以實(shí)時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，而且可以為實(shí)現(xiàn)智能控制搭建平臺(tái)。上位機(jī)只需采集PLC寄存器的內(nèi)容即可知道焊網(wǎng)機(jī)運(yùn)行的各種參數(shù)，可以依照生產(chǎn)要求，實(shí)時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出相應(yīng)的控制量通過(guò)串行通訊寫(xiě)入PLC中的特定寄存器，再通過(guò)PLC的程序設(shè)定DA輸出，控制相應(yīng)的對(duì)象。 當(dāng)由PLC實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)控制時(shí)，上位機(jī)只監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并可設(shè)定設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)，控制律由PLC計(jì)算出并輸出到FX-4DA，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的邏輯控制、順序控制和連鎖保護(hù)等。 4 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)PLC程序以三菱PLC編程軟件SW7-D5C-GPPW為平臺(tái)以梯形圖形式編寫(xiě)。程序編寫(xiě)流程如圖4所示。 [align=center] 圖4 系統(tǒng)控制流程圖[/align] 根據(jù)操作要求,焊網(wǎng)機(jī)器人系統(tǒng)的PLC的控制程序可分為以下幾個(gè)子程序段。 （1）料倉(cāng)振動(dòng)控制。料倉(cāng)是橫筋供給裝置，將橫筋放入料倉(cāng)中，利用料倉(cāng)的振動(dòng)把鋼筋送到磁輥能夠吸到的位置。 （2）橫筋磁輥控制程序。橫筋磁輥控制程序主要是利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)電磁鐵，從料倉(cāng)中吸取鋼筋放到橫筋當(dāng)料板上。 （3）橫筋下料擋板控制。當(dāng)位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到鋼筋后，使橫筋下料擋板落下，把鋼筋放下。 （4）橫筋鋸齒動(dòng)作控制。橫筋鋸齒動(dòng)作是通過(guò)鋸齒抖動(dòng)，將鋼筋分步驟有秩序的落下，這樣可以避免鋼筋在下落的時(shí)候錯(cuò)亂混雜阻塞在擋料板處。 （5）橫筋送料臂送料控制。機(jī)械手抓住鋸齒送來(lái)的鋼筋，通過(guò)橫筋送料臂將橫筋與事先排列好的縱筋交叉接合好，便于焊接。 （6）機(jī)器人焊接控制。這是主要的部分，通過(guò)這一部分的控制可以焊接出不同規(guī)格的鋼筋焊接網(wǎng)。 另外，為了增加工作的可靠性，在軟件設(shè)計(jì)中采用了時(shí)間定時(shí)監(jiān)控的方法，一是某個(gè)過(guò)程運(yùn)動(dòng)時(shí)間超過(guò)預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)范圍，即采取措施，并發(fā)出聲、光報(bào)警，提醒操作人員。 5 小結(jié) 本文主要介紹了焊網(wǎng)機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用PLC對(duì)焊網(wǎng)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行單步、單周期和連續(xù)工作方式控制。使用結(jié)果表明,該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制性能良好、成本低,能滿足生產(chǎn)的要求,而且可將其運(yùn)用于柔性制造系統(tǒng),大大提高了設(shè)備利用率。