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摘要：在我国大力发展智能制造业的背景下，工业机器人技术应用是智能制造业核心专业技术。本文通过对工业机器人实训课程的综合实训项目设计，以实现学生通过对实训项目的学习，达到进一步提高PLC编程的能力，掌握机器人与PLC通信技术，熟练运用工业机器人的上机操作与编程技能的目标。
关键词：PLC编程 信号设定 工业机器人编程 工业机器人操作
在“中国制造 2025” 战略目标下，我国正在大力投入研发人工智能、智能制造等先进理念的的核心制造技术，使得生产线自动化程度越来越高，产业不断升级改造，向着制造业高、精、尖方向发展，以提升我国制造业在国际上的竞争力。工业机器人在智能制造发展上有着重要的核心作用，所以培养大量的掌握工业机器人技能的人才显得尤为重要，关系到我们制造业升级改造成功与否。高职教育注重培养高技能人才，更需要学生拥有较强的动手能力，教学中的实训项目是培养学生操作技能的重要手段。设计好的项目实训对培养学生的技能起着重要作用。本文通过实训项目设计，探讨了如何培养学生在信号设置、PLC編程、机器人码垛编程，生产线的设计与维护等方面的能力。
一、实训项目分析
如下图1所示：本项目主要有一台ABB机器人，工件放置平台（垛板），放料井道，传输带，PLC可编程控制器等组成。要求物料在PLC程序控制下，先后有序的从两个放料井道中间歇推出，由传输带传送到指定位置，然后机器人开始动作，把物料按某种规律分别在两块垛板上排列放置（如图2所示）。
1、实训项目目标
本项目根据职业岗位需求与课程标准设定，主要目标是培养学生综合运用知识能力，动手操作能力。通过本项目学习，使得学生能熟练掌握机器人仿真软件应用与机器人上机操作，掌握机器人搬运码垛编程，PLC编程，掌握机器人与PLC之间的通信。
2、实训项目内容
项目内容：（1）编写PLC程序分别控制两个放料井道推出物料，然后由传送带传输到传送带末端，等待机器人夹取物料，夹取后再推出物料传送。（2）设置机器人与PLC的通信信号。（3）操作机器人寻找垛板放置物料的坐标点。（4）编写机器人搬运码垛程序，要求物料以3行*3列*3层放置如图2所示。
3、实训项目的要点与难点
项目的重点是掌握机器人的通信信号设置，机器人的搬运码垛编程，机器人的上机操作。难点在于PLC程序编辑与工业机器人码垛编程，需要用到循环语句编程。
二、机器人与PLC信号设定
在本项目中需要首先设置好机器人与PLC互相通信端口信号与机器人控制夹具的信号，然后再设置好PLC与传输装置中的传感器间的通信，包括检查井道中是否有工件、工件从井道推出、传输带运行、传送是否到位、井道工件推出装置复位、传输带停止运行等信号。如下表所示。
三、PLC工作原理与程序编写
在整个项目中PLC编程对学生来说难度较大，比较考验学生的逻辑思维，需要详细讲解。程序编写如下：
由上图程序可知道（为了方便叙述，以1#传送带为例），编写时候，先设开始开关X000控制计数器C2，C2并联一个开关M1用来计算传输的物料数量，然后计数器串联一个X016常开开关，当物料井道中有材料时候，井道中传感器感应到材料，开关闭合，1#送料Y22启动推出物料，1#电机启动Y20运行传输物料到传输带末端，接着传输带末端传感器感应到物料号，1#装置常开开关X014闭合，同时开关X014与X001急停开关并联以控制电机与传送带运行。这个时候设置PLC输出信号Y006给机器人DI06，机器人接到信号后动作夹取传送带末端物料，物料被夹走后，传感器感应到后X014下降沿开关会打开，打开瞬间输出给计数器M1开关技术，M1闭合后，计数器计数，X016由于传感器感应到井道中的物料已经闭合，开始下一个循环。如上图所示，2#传送带原理一样。
四、机器人工件定位操作
由于机器人夹取物料要加辅助夹具，需要定义工具坐标，包括通过四点法重新找到机器人的TCP点，设置好工具的质量与重心等参数。物料放置需要定义工件坐标系，方便后面码垛编程，要注意工件坐标系要要符合右手定则，学生容易把Z轴方向搞反，造成机器人碰撞。
机器人分别把物料从1#、2#传输带末端夹住放置在对应的1#、2#垛板上，需要操作机器人找到夹取点与放置点四个位置。分别是1#传输带末端P10点，1#放料平台P20点，2#传输带末端P30点，2#放料平台P40点。找点时候操作尽量精准定位，减少误差。
五、机器人程序编写
项目中如图2放置规律所示，物料在码垛盘上按照3行*3列*3层排列放置。程序如下所示，程序首先要等待PLC输入信号DI6（机器人输入端口DI6，与PLC输出端Y6连接）输入，机器人就可以开始动作在传输带上夹物料。然后根据图2所示的规律放置物料在码垛盘上，则需要码垛编程，如果寻找每个物料放置的位置，比较繁琐，工作量大，也容易产生误差，程序较为冗长。为了让程序更加简洁需要用到三个内嵌循环语句For指令，学生对这里理解上有点困难，要搞清楚For的循环应用原理。在编程过程中为了减少寻找位置点数量，可用到Offs偏置指令，减少位置点的误差。
MODULE Module1
PROC main1（）
MoveJ [[-11.57，349.83，397.60]，[0.00639544，0.710829，-0.703216，0.0130026]，[1，-1，0，0]，[9E+09，9E+09，9E+09，9E+09，9E+09，9E+09]]，v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
WaitDI Di6，1;
FOR z FROM 0 TO 2 DO FOR y FROM 0 TO 2 DO
FOR x FROM 0 TO 2 DO
MoveJ Offs（p10，0，0，150），v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
MoveL p10，v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
WaitTime 1;
Set D04;
WaitTime 1;
MoveL Offs（p10，0，0，150），v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
MoveJ Offs（p20，x * 60，y * 80，150），v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
MoveL Offs（p20，x * 60，y * 80，z * 30），v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
WaitTime 1;
Reset D04;
WaitTime 1;
MoveL Offs（p20，x * 60，y * 80，150），v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
MoveJ Offs（p30，0，0，150），v1000，z50，tool1＼WObj：=wobj1;
MoveL p30，v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
WaitTime 1;
Set D04;
WaitTime 1;
MoveL Offs（p30，0，0，150），v1000，z50，tool1＼WObj：=wobj1;
MoveJ Offs（p40，x * 60，y * 80，150），v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
MoveL Offs（p40，x * 60，y * 80，z * 30），v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
WaitTime 1;
Reset D04;
WaitTime 1;
MoveL Offs（p40，x * 60，y * 80，150），v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
ENDFOR
ENDFOR
ENDFOR
ENDPROC
六、結语
通过该综合项目实训设计，把PLC编程课程知识与工业机器人课程知识综合应用。学生可以在PLC编程、信号通信、工业机器人编程等多方面技能得到训练，掌握完整的自动化生产线的设计、调试、维护。项目注重技能培养，学生在完成项目实训后，了解了PLC工作原理，PLC编程技术水平得到了进一步提升，能深入了解通信信号设定，机器人与PLC之间的通信，更熟练的掌握工业机器人的上机操作，也能更好点适应当下制造业智能化的要求，为以后的工作打下扎实的基础。
参考文献：
[1]张婧.工业机器人综合实训平台的设计与应用[J].无线互联科技，2020，9.
[2]李勇. 智能综合实训平台的设计与应用[J]. 机电产品开发与创新，2021，7.
[3]陈小艳. 工业机器人现场编程[M]. 北京：高等教育出版社，2018.
[3]朱洪雷. 工业机器人离线编程[M]. 北京：高等教育出版社，2018.
作者简介：赵少君（1979-）汉族，，讲师 ，广州工程技术职业学院，研究方向：数控技术。
关键词：PLC编程 信号设定 工业机器人编程 工业机器人操作
在“中国制造 2025” 战略目标下，我国正在大力投入研发人工智能、智能制造等先进理念的的核心制造技术，使得生产线自动化程度越来越高，产业不断升级改造，向着制造业高、精、尖方向发展，以提升我国制造业在国际上的竞争力。工业机器人在智能制造发展上有着重要的核心作用，所以培养大量的掌握工业机器人技能的人才显得尤为重要，关系到我们制造业升级改造成功与否。高职教育注重培养高技能人才，更需要学生拥有较强的动手能力，教学中的实训项目是培养学生操作技能的重要手段。设计好的项目实训对培养学生的技能起着重要作用。本文通过实训项目设计，探讨了如何培养学生在信号设置、PLC編程、机器人码垛编程，生产线的设计与维护等方面的能力。
一、实训项目分析
如下图1所示：本项目主要有一台ABB机器人，工件放置平台（垛板），放料井道，传输带，PLC可编程控制器等组成。要求物料在PLC程序控制下，先后有序的从两个放料井道中间歇推出，由传输带传送到指定位置，然后机器人开始动作，把物料按某种规律分别在两块垛板上排列放置（如图2所示）。
1、实训项目目标
本项目根据职业岗位需求与课程标准设定，主要目标是培养学生综合运用知识能力，动手操作能力。通过本项目学习，使得学生能熟练掌握机器人仿真软件应用与机器人上机操作，掌握机器人搬运码垛编程，PLC编程，掌握机器人与PLC之间的通信。
2、实训项目内容
项目内容：（1）编写PLC程序分别控制两个放料井道推出物料，然后由传送带传输到传送带末端，等待机器人夹取物料，夹取后再推出物料传送。（2）设置机器人与PLC的通信信号。（3）操作机器人寻找垛板放置物料的坐标点。（4）编写机器人搬运码垛程序，要求物料以3行*3列*3层放置如图2所示。
3、实训项目的要点与难点
项目的重点是掌握机器人的通信信号设置，机器人的搬运码垛编程，机器人的上机操作。难点在于PLC程序编辑与工业机器人码垛编程，需要用到循环语句编程。
二、机器人与PLC信号设定
在本项目中需要首先设置好机器人与PLC互相通信端口信号与机器人控制夹具的信号，然后再设置好PLC与传输装置中的传感器间的通信，包括检查井道中是否有工件、工件从井道推出、传输带运行、传送是否到位、井道工件推出装置复位、传输带停止运行等信号。如下表所示。
三、PLC工作原理与程序编写
在整个项目中PLC编程对学生来说难度较大，比较考验学生的逻辑思维，需要详细讲解。程序编写如下：
由上图程序可知道（为了方便叙述，以1#传送带为例），编写时候，先设开始开关X000控制计数器C2，C2并联一个开关M1用来计算传输的物料数量，然后计数器串联一个X016常开开关，当物料井道中有材料时候，井道中传感器感应到材料，开关闭合，1#送料Y22启动推出物料，1#电机启动Y20运行传输物料到传输带末端，接着传输带末端传感器感应到物料号，1#装置常开开关X014闭合，同时开关X014与X001急停开关并联以控制电机与传送带运行。这个时候设置PLC输出信号Y006给机器人DI06，机器人接到信号后动作夹取传送带末端物料，物料被夹走后，传感器感应到后X014下降沿开关会打开，打开瞬间输出给计数器M1开关技术，M1闭合后，计数器计数，X016由于传感器感应到井道中的物料已经闭合，开始下一个循环。如上图所示，2#传送带原理一样。
四、机器人工件定位操作
由于机器人夹取物料要加辅助夹具，需要定义工具坐标，包括通过四点法重新找到机器人的TCP点，设置好工具的质量与重心等参数。物料放置需要定义工件坐标系，方便后面码垛编程，要注意工件坐标系要要符合右手定则，学生容易把Z轴方向搞反，造成机器人碰撞。
机器人分别把物料从1#、2#传输带末端夹住放置在对应的1#、2#垛板上，需要操作机器人找到夹取点与放置点四个位置。分别是1#传输带末端P10点，1#放料平台P20点，2#传输带末端P30点，2#放料平台P40点。找点时候操作尽量精准定位，减少误差。
五、机器人程序编写
项目中如图2放置规律所示，物料在码垛盘上按照3行*3列*3层排列放置。程序如下所示，程序首先要等待PLC输入信号DI6（机器人输入端口DI6，与PLC输出端Y6连接）输入，机器人就可以开始动作在传输带上夹物料。然后根据图2所示的规律放置物料在码垛盘上，则需要码垛编程，如果寻找每个物料放置的位置，比较繁琐，工作量大，也容易产生误差，程序较为冗长。为了让程序更加简洁需要用到三个内嵌循环语句For指令，学生对这里理解上有点困难，要搞清楚For的循环应用原理。在编程过程中为了减少寻找位置点数量，可用到Offs偏置指令，减少位置点的误差。
MODULE Module1
PROC main1（）
MoveJ [[-11.57，349.83，397.60]，[0.00639544，0.710829，-0.703216，0.0130026]，[1，-1，0，0]，[9E+09，9E+09，9E+09，9E+09，9E+09，9E+09]]，v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
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FOR x FROM 0 TO 2 DO
MoveJ Offs（p10，0，0，150），v200，fine，tool1＼WObj：=wobj1;
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Reset D04;
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ENDFOR
ENDFOR
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六、結语
通过该综合项目实训设计，把PLC编程课程知识与工业机器人课程知识综合应用。学生可以在PLC编程、信号通信、工业机器人编程等多方面技能得到训练，掌握完整的自动化生产线的设计、调试、维护。项目注重技能培养，学生在完成项目实训后，了解了PLC工作原理，PLC编程技术水平得到了进一步提升，能深入了解通信信号设定，机器人与PLC之间的通信，更熟练的掌握工业机器人的上机操作，也能更好点适应当下制造业智能化的要求，为以后的工作打下扎实的基础。
参考文献：
[1]张婧.工业机器人综合实训平台的设计与应用[J].无线互联科技，2020，9.
[2]李勇. 智能综合实训平台的设计与应用[J]. 机电产品开发与创新，2021，7.
[3]陈小艳. 工业机器人现场编程[M]. 北京：高等教育出版社，2018.
[3]朱洪雷. 工业机器人离线编程[M]. 北京：高等教育出版社，2018.
作者简介：赵少君（1979-）汉族，，讲师 ，广州工程技术职业学院，研究方向：数控技术。