🤖 智能制造订单班

物流输送线节拍优化
PLC与机器人联合调试

汽车零部件自动分拣系统

西门子S7-1500 PLC控制
ABB IRB 2600工业机器人
Profinet高速通信协议

自动化控制工程师
自动化控制工程师

项目概述与背景

项目背景

随着汽车制造业生产节拍要求越来越高，零部件分拣环节逐渐从传统人工操作转向自动化系统。典型的分拣产线由输送带 + 工业机器人 + PLC 控制系统构成：PLC 负责输送带运行、传感器信号采集、与机器人进行数据交互；机器人负责根据分类要求将零部件准确抓取并放置到指定区域。

汽车物流产线
汽车零部件物流产线运输示意图

核心挑战

  • 节拍优化:输送带与机器人节奏同步
  • 信号联锁:避免零件积压或错位
  • 安全保护:紧急停止与故障处理
  • 效率提升:实现高效稳定分拣作业

系统目标

  • PLC负责输送带与传感器控制
  • 机器人负责精准抓取与放置
  • 实现PLC与机器人数据交互
  • 保证系统连续稳定运行
传送带零部件

输送系统

连续输送汽车零部件，通过定位传感器精确停止在机器人工作区域。

汽车零部件

零部件分拣

多种类型汽车零部件需要根据分类要求进行自动化识别与分拣。

控制流程

控制流程

完整的启停控制、信号联锁、故障处理与恢复机制。

数据采集技术员
数据采集自动化技术员

设备选型与通信配置

设备选型建议

设备型号的推荐综合考虑了行业内的应用普及度与相关技术标准，以满足自动化设备选型的规范性与适用性。

PLC控制器

PLC控制器

西门子 SIMATIC S7-1500

  • CPU 1512C-1 PN
  • DI16×24VDC / DO16×24VDC
  • Profinet通讯接口
  • 梯形图编程语言
工业机器人

工业机器人

ABB IRB 2600

  • 负载:12~20 kg
  • 工作半径:1.65 m
  • 精度:±0.04 mm
  • RAPID编程语言
通信程序

通信配置

Profinet协议

  • S7-1500作为Controller
  • IRC5作为Device
  • GSDML文件配置
  • I/O通道映射
通信方向 信号名称 类型 功能说明
PLC → Robot StartAllow DO 启动允许信号
PLC → Robot PartReady DO 零件就位信号
PLC → Robot Reset DO 复位命令
Robot → PLC RobotReady DI 机器人就绪反馈
Robot → PLC PickDone DI 抓取完成反馈
Robot → PLC RobotFault DI 机器人故障信号
机器人负载
0kg
工作半径
0m
定位精度
±0.04mm
IO点数
0点
PLC工程师
PLC工程师

功能流程设计

控制流程说明

这条生产线由一条输送带和一台ABB工业机器人组成，用来分拣汽车零部件。PLC负责输送带、按钮、传感器和安全保护；机器人负责抓取零件。两者要互相配合，才能保证节拍稳定、分拣准确。

1. 启停与安全控制

  • 工人按下启动按钮,系统才能开始工作
  • 停止按钮或急停开关,系统马上停下来
  • 安全门打开、输送带过载,必须停机
  • 所有保护信号连锁,一个异常全部停止

2. 输送带运行控制

  • 输送带不断送来零件
  • 定位光电传感器检测零件到位
  • PLC立即让输送带停下
  • 保证零件停在机器人正下方

3. 机器人动作条件

三个条件同时满足才能启动:

  • 机器人自己已经准备好(RobotReady=1)
  • 输送带检测到零件就位(PartReady=1)
  • PLC允许机器人动作(StartAllow=1)
  • 保证"有零件可抓"且"环境安全"

4. 取件后的处理

机器人完成抓取后:

  • 发送PickDone=1信号告诉PLC
  • PLC清除PartReady和StartAllow信号
  • 重新启动输送带
  • 把下一个零件送过来

5. 节拍匹配优化

  • 输送带速度与机器人抓取速度匹配
  • 机器人未准备好,不送新零件
  • 机器人太快,输送带及时送件
  • 节奏衔接紧密,产线效率最高

6. 故障与恢复

故障发生时:

  • 输送带马上停止
  • 撤销所有机器人动作信号
  • 报警灯亮起提醒工人
  • 按复位按钮后才能继续运行
输入器件 输入点 功能
SB1 启动按钮(常开) I0.0 系统启动
SB2 停止按钮(常闭) I0.1 系统停止
ES 急停(常闭) I0.2 急停联锁
GS 安全门(常闭) I0.3 安全门联锁
FR 过载保护(常闭) I0.4 电机/电源过载
PE1 入口光电(常开) I0.5 来料检测
PE2 定位光电(常开) I0.6 取料位到位
SB3 复位按钮(常开) I0.7 报警/握手复位
RobotReady(常开) I1.0 机器人就绪反馈
PickDone(常开) I1.1 分拣完成反馈
RobotFault(常开) I1.2 机器人报警
输出器件 输出点 功能
KM1 输送带接触器 Q0.0 输送带电机启停
HL1 报警指示灯 Q0.1 故障/报警提示
HL2 运行指示灯 Q0.2 系统运行提示
StartAllow → Robot Q0.3 启动允许(握手)
PartReady → Robot Q0.4 零件就位(握手)
PLC_Reset → Robot Q0.5 复位命令(握手)
机器人调试工程师
机器人调试工程师

PLC与机器人编程实现

编程架构

以下是依据前文所解析的控制逻辑与I/O点分配方案，编制完整的PLC梯形图程序和ABB机器人RAPID程序，将系统的启停控制、输送带运行、机器人握手联锁、节拍优化及安全保护等功能模块清晰展现。

PLC控制逻辑

核心控制环节:

  • 运行许可与自保持
  • 输送带启停控制
  • 零件就位信号(PartReady)
  • 启动允许信号(StartAllow)
  • 机器人动作与反馈
  • 故障优先级处理
  • 复位机制

机器人程序

RAPID编程要点:

  • I/O信号映射与声明
  • 位置坐标与工具定义
  • 主循环与握手逻辑
  • 取件与放置轨迹规划
  • 完成反馈信号发送
  • 复位处理与错误清除
  • 故障置位与异常处理

握手时序要点

1. 就绪握手

机器人上电后doRobotReady=1表示就绪，PLC检测到RobotReady后才能进入工作状态。

2. 启动握手

PLC在RobotReady=1且PartReady=1且StartAllow=1时，机器人执行抓取动作。

3. 完成握手

机器人完成后doPickDone脉冲，PLC收到后清PartReady/StartAllow并续行输送带。

PLC编程网络
0个
机器人位置点
0个
握手信号
0个
复位时间
0.7秒

项目成果总结

🔧 系统配置

  • 西门子S7-1500 PLC
  • ABB IRB 2600机器人
  • Profinet高速通信
  • 32点I/O配置
  • 双光电传感器检测
  • 多重安全保护
  • 梯形图+RAPID编程
  • 实时节拍优化

⚙️ 核心功能

  • 启停与安全联锁
  • 输送带自动控制
  • 精准定位停止
  • PLC-机器人握手
  • 节拍同步优化
  • 故障自动检测
  • 一键复位恢复
  • 实时状态监控

🎯 技术指标

  • 负载能力20kg
  • 工作半径1.65m
  • 定位精度±0.04mm
  • 复位时间0.7秒
  • 7个控制网络
  • 3个机器人位置点
  • 6个握手信号
  • 零积压零错位

🤖 物流输送线节拍优化的PLC与机器人联合调试项目圆满完成!

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