[发明专利]一种基于PLC的机器人焊接控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于PLC的机器人焊接控制系统，其特征是，所述系统包括机器人本体及其伺服系统、焊接装置、视觉传感装置和控制中心，所述控制中心以PLC作为总控制器；所述视觉传感装置生成投射于焊接工件表面的激光条纹并采集，将获取的焊接工件坡口信息传输至PLC，PLC基于所述坡口信息规划焊道并进行焊接控制；所述机器人伺服系统包括程序处理单元和通信单元，PLC通过通信单元调用所述程序处理单元，控制焊接装置、视觉传感装置和机器人本体的工作；

所述机器人伺服系统包括专有通信接口，所述专有通信接口中的输入端口用于控制机器人本体及机器人程序，专有通信接口的输出端口用于反应机器人本体及机器人程序的状态；PLC通过获取所述输出端口的状态数据，向输出端口发送控制指令，进行基本控制和程序控制；

专有通信端口均为虚拟通信端口，使用前在机器人侧通过端口分配操作将通信端口分配给Profibus通信板卡，PLC通过Profibus现场总线实现对端口的监控及修改；

下面对端口做出说明：

当IMSTP急停端口为高电平时，机器人断开伺服电源，起到急停作用，同时若伺服电源已断开，则FAULT报警输出端口变为高电平；

当RESET复位端口为高电平时解除报警，若伺服电源断开则接通，同时FAULT报警输出端口变为低电平；

当ENBL使能输入端口为高电平时，允许机器人动作；低电平时，机器人无法动作；

MODE输出端口用于指示机器人模式，当机器人处于手动模式时，可以通过示教器控制机器人姿态以及启动机器人程序，同时MODE端口状态为低电平；当机器人处于自动模式时，示教器被禁用，MODE端口状态为高电平；

SYSRDY输出端口用于表示机器人系统是否准备就绪，当机器人允许动作，即ENBL使能输入端口为高电平，且处于自动模式下，即MODE输出端口为高电平，SYSRDY端口状态为高电平，反之则处于低电平；

PRO1-PRO8一共八个端口，用于选择程序编号；操作人员预先编写机器人程序，并对编写的每一个机器人程序赋予0-255之间的不重复数字编号；需要选择某一机器人程序时，只需将程序编号的二进制数按照由高位到低位的方式发送至PRO1-PRO8，便可实现程序号选择；若程序号已选中，则ACK1-ACK8返回同样的二进制数，同时SNACK通信端口发出一个固定时长的脉冲表明握手成功；

START输入端口用于启动所选择的程序，该端口状态由低电平变为高电平时，启动由PRO1-PRO8所选中的程序；程序运行时PRORUN输出端口为高电平，当程序已运行结束或机器人处于空闲状态时，该端口状态为低电平；

HOLD输入端口用于暂停当前执行中的程序，该端口状态由低电平变为高电平时，暂停执行中的程序，程序暂停时PAUSED输出端口变为高电平；

STOP输入端口用于退出当前程序，该端口状态由低电平变为高电平时，退出所选择的程序，由于程序号同一时间只能选择一个执行，若要切换程序，需要先执行程序退出操作，才可重新选择；

PLC对专有输入控制端口进行置复位操作时，将信号保持100ms以上，确保机器人能正确读取输入控制端口状态；进行基本控制时，PLC先检验

“SYSRDY”端口，判断系统是否处于就绪状态；再检验“MODE”端口，判断机器人是否处于自动控制状态，若条件不满足则在安装于PC端的上位界面发出提示信息，指示工作人员检查系统以及调整机器人工作模式；进行程序选择时，PLC只有在接收到“SNACK”端口发送的握手成功信号，并且校验ACK1-ACK8回馈程序号与所选程序号一致时，停止向PRO1-PRO8发送信号，并允许启动程序，否则代表程序选择有误，无法通过“START”端口启动程序，PLC在执行退出程序操作时，检测“PRORUN”以及“PAUSED”端口的状态，确保无机器人程序运行或机器人程序暂停时，向“STOP”端口发送大于100ms的脉冲，执行退出程序操作。

2.根据权利要求1所述基于PLC的机器人焊接控制系统，其特征是，所述程序处理单元处理的程序包括预扫描程序、打底焊接程序、坡口扫描程序、基本焊接程序和盖面程序。

3.根据权利要求1所述基于PLC的机器人焊接控制系统，其特征是，所述机器人伺服系统包括若干自定义通信接口和若干数值寄存器，所述若干自定义通信接口通过二进制编码的方式被分配为一组，每组自定义通信接口表示的数据赋值给对应的数据寄存器。