基于PLC的焊接机器人控制系统设计本科.docx

摘 要

焊接机器人作为工业机器人应用的一个重要领域，对提高企业的工作效率、提升产品

质量、降低企业的生产成本等方面都有着非常重要的意义。根据焊接机器人的控制需要，

设计了基于 PLC 的焊接机器人控制系统。焊接机器人控制系统是焊接机器人的核心部分，

它是机器人控制柜和主控制柜以及夹具操作台之间通讯的桥梁，它可控制伺服的启动、暂

停、旋转速度等，从而控制夹具翻转；可控制机器人和夹具之间的联动，使焊接动作能够

自动的运行，并且能实现任意的暂停再启动和紧急停止再启动。系统经过调试，联系焊接

样件可知，本课题所设计的控制系统能良好的运行，适应各种环境干扰，能够较为准确的

沿着示教的轨迹进行焊接，而且焊接质量达到了产品的质量要求。

it is a bridge of communication between the robot control cabinet and main control cabinet and

the jig operation platform, it can control servo motor start, pause, such as rotation speed, so as to

control the fixture turnover; can control the robot and the linkage between the clamp, welding

operation can be run automatically, and can realize any pause and restart and emergency stop and

restart. The system after the debugging, the contact welding sample, control system designed by

this paper can run in good, adapt to various environment interference, can accurately along the

teaching track welding, and welding quality meets the quality requirement of products.

Key words:Welding robot、control system、 PLC、servo control

目录

第一章 绪论.............................................................................................................................1

1.3 选题背景和意义 .........................................................................................................2

1.4 课题的主要研究内容 .................................................................................................3

2.4 焊接机器人的应用......................................................................................................8

2.5 焊接机器人的发展趋势..............................................................................................9

第三章 控制系统....................................................................................................................10

3.1.1 伺服控制系统的概述.....................................................................................10

3.1.2 伺服控制系统的机构组成.............................................................................10

3.1.3 伺服控制系统的技术要求.............................................................................11

3.2 PLC 控制系统.............................................................................................................11

3.2.1 PLC 控制系统的概述及其特点......................................................................11

3.2.2 PLC 的基本结构及其分类..............................................................................13

3.2.3 PLC 的型号选择..............................................................................................20

4.2.2 继电器的选择 ................................................................................................34

4.2.3 交流接触器的选取.........................................................................................35

4.3 PLC 的主控柜接线图.................................................................................................37

第五章 软件设计 ....................................................................................................................38

5.1 I/O 的分配 ................................................................................................................38

5.2 触摸屏的设计 ...........................................................................................................40

5.2.1 HMI 的概述.....................................................................................................40

第六章 系统安装与调试.........................................................................................................54

6.1 引言 ...........................................................................................................................54

6.2 焊接机器人的系统安装于调试................................................................................54

6.2.2 焊接机器人的调试.........................................................................................54

6.3 机器人焊接实验 .......................................................................................................55

6.3.1 焊接机器人的焊接实验.................................................................................55

6.3.2 焊接机器人实验及其结果分析.....................................................................58

6.4 小结 ...........................................................................................................................59

第七章 总结 ............................................................................................................................60

参考文献 .................................................................................................................................61

第一章 绪论

1.1 引言

焊接时一种将材料永久连接起来，成为具有给定功能的结构的制造技术。焊接加工

一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊

接又是一种劳动条件差、辐射大、烟尘多、危险性高的一份工作。

手工无法完成的操作，也能保证前后的焊接质量的稳定；它能够在恶劣的环境的工作，生

产效率高。它不会受外界因素的干扰而影响焊接质量，所以焊接机器人的出现是必然的。

焊接机器人是从事焊接的工业机器人，是机电一体化的高科技成果，它具有稳定和提高焊

接质量、提高劳动生产率、改善工人工作环境、降低工人劳动强度和对工人操作技术的要

求、缩短产品准备周期等特点；它的发展对制造技术的提高起到了很大的推动作用。

1.2 焊接机器人的国内外研究现状

从 20 世纪 70 年代初焊接机器人出现到现在，机器人使用最多的是在焊接领域，主

要部门除汽车行业外，在工程机械、通用机械、金属结构和兵器工业等许多行业中都有应

用。1976 年，一个通用的双向力反馈主从机器人被用于进行 TIG 焊接，结果表明可以用

一个安装在焊枪上的导引头进行焊缝的接触跟踪。1984 年，MIT 的 Agapakis 开始进行焊