依照鋼筋網電阻焊工藝的要求,我們設計制造了移動單焊頭焊網機器人系統，并以PLC為核心進行了控制系統的設計與實現。該系統具有硬件簡單，操作方便、運行可靠的特點。 1 前言 鋼筋焊接網是一種高效、節能、強化混凝土結構的建筑用材，在經濟發達國家正被建筑業廣泛采用，在我國被國家建設部列為“九五”計劃重點推廣應用10項新技術之一。 在鋼筋網焊接中采用焊接智能化技術以取代傳統建筑施工中的人工綁扎鋼筋是焊接技術發展的必然趨勢。 本文介紹的焊網機器人系統是根據鋼筋網電阻焊工藝要求，簡化通用工業機器人的結構和控制形式，使其結構簡單、造價低廉、焊接質量高、維修簡單。該系統由我們自行設計，采用PLC控制技術，現已在生產線上使用，具有智能化、柔性化的特點。 2 系統的組成與結構 焊網機器人系統主要包括焊網機器人和焊接設備兩部分。焊網機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。圖1為焊網機器人的基本組成圖。 [align=center] 圖1 焊網機器人組成結構圖[/align] 焊網機器人本體的機械結構主要是平行四邊形結構形式。為了適應鋼筋焊網的焊接要求，參照國外焊接機器人的結構特點將焊頭通過連接法蘭固定于機器人最后一個軸的機械接口，使之能進行焊接。焊網機器人移動采用交流變頻技術，機械臂動作由氣缸驅動。同時，機器人的控制采用PC技術和智能的算法，使之具有自行優化路徑的功能，實現焊頭準確定位。 由于采用了一體化可移動單焊頭，焊網機器人能夠適應連續焊接時焊頭短距離快速移位的要求，降低了供電功率、減小了設備的體積，使得鋼筋網的焊接從專用廠房走向了施工現場，該項技術在國內外屬于首創。 焊接設備則由焊接子電源，（包括其控制系統）、主機系統、前部輔機控制系統和后部輔機系統等三部分構成。主機系統包括放線架、自動落橫線裝置、橫線磁性定位裝置、多點焊接裝置、平衡牽引裝置、鋼筋焊接網輸送裝置等，是鋼筋焊網生產線的核心，完成鋼筋焊網的成形、焊接工作，其結構圖如圖2 所示。 [align=center] 圖2 焊接設備結構圖[/align] 焊網機器人系統的設計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焊接過程進行自動控制，并可任意設定焊接各階段的焊接電流，可通過編程改變焊接時序及過程，具有柔性生產的功能。 3 PLC控制系統的設計 生產線采用三菱PLC組成了可靠的自動控制系統，完成系統全自動閉環控制，保證了系統全自動可靠運行。采用變頻調速方式進行網距自由定位，使網距任意可調，既提高了網距精度，又提高了網距控制的靈活性。可選擇采用恒電流或恒電壓方式對焊接電流進行自動控制并可任意設定焊接時間。 整個控制系統分手動、半自動、全自動控制三部分,當選擇手動運行方式時,可以人為介入生產操作過程，實施單步控制。當選擇半自動運行方式時，可以實施單周期控制。選擇全自動運行方式時，可以實施全過程連續控制，實現無人化操作。系統整體控制方案如圖3所示。 [align=center] 圖3 系統控制方案圖[/align] 采用上位機可以實時對現場進行監控，而且可以為實現智能控制搭建平臺。上位機只需采集PLC寄存器的內容即可知道焊網機運行的各種參數，可以依照生產要求，實時從數據庫中調出相應的控制量通過串行通訊寫入PLC中的特定寄存器，再通過PLC的程序設定DA輸出，控制相應的對象。 當由PLC實施現場控制時，上位機只監視現場的設備運行狀態并可設定設備運行的參數，控制律由PLC計算出并輸出到FX-4DA，完成對現場設備的邏輯控制、順序控制和連鎖保護等。 4 控制系統程序設計 控制系統PLC程序以三菱PLC編程軟件SW7-D5C-GPPW為平臺以梯形圖形式編寫。程序編寫流程如圖4所示。 [align=center] 圖4 系統控制流程圖[/align] 根據操作要求,焊網機器人系統的PLC的控制程序可分為以下幾個子程序段。 （1）料倉振動控制。料倉是橫筋供給裝置，將橫筋放入料倉中，利用料倉的振動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驅動電磁鐵，從料倉中吸取鋼筋放到橫筋當料板上。 （3）橫筋下料擋板控制。當位置檢測開關檢測到鋼筋后，使橫筋下料擋板落下，把鋼筋放下。 （4）橫筋鋸齒動作控制。橫筋鋸齒動作是通過鋸齒抖動，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候錯亂混雜阻塞在擋料板處。 （5）橫筋送料臂送料控制。機械手抓住鋸齒送來的鋼筋，通過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）機器人焊接控制。這是主要的部分，通過這一部分的控制可以焊接出不同規格的鋼筋焊接網。 另外，為了增加工作的可靠性，在軟件設計中采用了時間定時監控的方法，一是某個過程運動時間超過預計設計范圍，即采取措施，并發出聲、光報警，提醒操作人員。 5 小結 本文主要介紹了焊網機器人系統的結構設計，并采用PLC對焊網機器人系統進行單步、單周期和連續工作方式控制。使用結果表明,該控制系統結構簡單、控制性能良好、成本低,能滿足生產的要求,而且可將其運用于柔性制造系統,大大提高了設備利用率。