一种船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统的制作方法

本发明涉及一种控制系统，具体的说是一种用于船用低速机气阀焊接机器人工作站的控制系统，属于焊接加工技术领域。

背景技术：

船用低速柴油机进排气门堆焊工艺复杂，传统多采用人工方式进行堆焊，劳动强度大，焊接效率低，焊接一致性差，产品质量参差不齐。为了解决这些问题，开发了机器人堆焊工作站。然而，在船用低速机气阀焊接机器人工作站中，需要运用多种加工设备，如焊接机器人、传输设备、变位机、焊接设备、打磨设备、清洗设备等等，各设备形成流水生产线，各设备的工作需要互相配合，才能充分利用、提高生产效率。而如果每个设备都需要单独的人工或者自动控制，则很难实现各设备的完美配合。

因此，在船用低速机气阀焊接机器人工作站中，需要有一套整体的控制系统，实现对船用低速机气阀加工程序的全局控制及监控。如何建立一套结构简单、控制方便、人机交互优良的控制系统成为行业内的热点问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，是克服现有技术的缺点，提供一种可应用于焊接机器人工作站系统中，能够实现各设备完美匹配，提高工作效率，实现自动化程序的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，包括中央控制系统、机器人控制系统、焊接控制系统及传感检测系统；

所述中央控制系统包括工作站总控制器，通过Profibus DP总线与机器人控制系统通讯连接，实现相互信息交互，并通过I/O模块获取传感信息，控制焊接机器人动作；

所述机器人控制系统包括机器人控制柜、机器人示教器，控制工作站内机器人本体及变位机运动，通过Devicenet总线与焊接电源通信，控制焊接系统工作；

传感检测系统包括红外温度传感器、压力开关、气缸磁性开关，所述红外温度传感器通过模拟量通信与控制系统连接，所述压力开关、气缸磁性开关通过I/O模块向中央控制系统发送信息。

进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，工作站总控制器包括机柜、安装于机柜内的PLC控制系统、安装于机柜外表面的控制面板和三色灯报警器。

进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，PLC控制系统内建立有工件焊接参数信息管理系统；与机器人控制柜、机器人示教器及工作站内的变位机、焊接电源及工具切换平台通讯连接。

进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，工具切换平台包括变位机气动卡盘、焊枪工装台、打磨装置工装台及清枪操作台。

进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，控制面板包括人机对话窗口、控制开关及指示灯；所述人机对话窗口为触摸屏，通过操作触摸屏更改控制参数、选择控制方式及调试系统；至少包括欢迎页面、用户登入页面及菜单页面，根据用户类别不同划分为不同权限，所述菜单页面内容不同。

进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，控制开关包括电源开关，控制整个控制系统电源的通断；

运行按钮，当系统处于运行状态时，按下所述运行按钮选择自动或手动模式对系统进行操作；

停止按钮，当系统处于运行状态时，按下所述停止按钮停止系统运行；

急停按钮，按下后系统断电，同时按钮锁死，右旋后弹出，系统将重新上电；

所述电源开关、运行按钮、停止按钮及急停按钮。相互独立，通过I/O模块与控制柜PLC连接。

进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，机器人示教器用于对机器人进行编程，确定机器人的焊接工作轨迹，并记录于机器人控制柜内。

进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，机器人的焊接工作轨迹包括焊枪运动的姿态与运动轨迹，及完成取枪、放枪、取打磨装置、进行打磨程序、放打磨装置的动作程序。

进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，通过建立零件及焊接参数的数据库，在焊接前输入所需产品名称、型号的信息实现一键式自动化焊接。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种多工位船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，摒弃了现有的人工手动操作，而是集成设计出一套整体的控制系统，实现对船用低速机气阀加工程序的全局控制及监控。能够实现各设备完美匹配，提高工作效率，实现自动化程序的船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统。

附图说明

图1为本发明的流程框图。

图2位本发明的控制面板结构示意图。

具体实施方式

本实施例提供的一种船用低速机气阀焊接机器人工作站控制系统，如图1所示，包括中央控制系统、机器人控制系统、焊接控制系统及传感检测系统。其中，中央控制系统包括机器人主控制器，通过Profibus DP总线与机器人控制系统通讯连接，实现相互信息交互，并通过I/O模块获取传感信息，控制焊接机器人动作。机器人控制系统则包括机器人控制柜、机器人示教器，控制工作站内机器人本体及变位机运动，通过Devicenet总线与焊接电源通信，控制焊接系统工作。传感检测系统包括安装于焊枪上的红外温度传感器、压力开关及气缸磁性开关。其中，压力开关为气柜压力开关，安装在焊枪工装台下方气柜中，系统气压低于0.5MPa时报警停止工作，气缸磁性开关为焊枪挡板、打磨头、快换、清枪剪丝单元内检测其动作是否到位的开关，如检测挡板打开或关闭，打磨头转动或停止，快换闭合或打开，安装在各单元内部。且，红外传感器模拟量通信与主控制柜和机器人控制柜连接；压力开关和气缸磁性开关则通过I/O模块与主控制柜和机器人控制柜连接。

机器人控制器包括机柜、安装于机柜内的PLC控制系统及空气开关、继电器、PLC电源等相关低压配件、安装于机柜外表面的控制面板。PLC控制系统内建立有工件焊接参数信息管理系统，与机器人控制柜、机器人示教器及工作站内的变位机、焊接电源及工具切换平台通讯连接。

控制面板则包括人机对话窗口、控制开关及指示灯；本实施例中人机对话窗口选用为触摸屏1，通过操作触摸屏可以更改控制参数、选择控制方式及调试系统；能够查看系统运行状态、生产参数、生产记录、故障记录等信息。本系统的触摸屏界面至少包括欢迎页面、用户登入页面及菜单页面并采用多用户模式设计，根据用户类别不同划分为不同权限，其菜单页面内容不同。该用户类别分为操作者用户7个、工程师用户2个、开发者用户1个及管理员用户1个。

而工具切换平台则包括变位机气动卡盘、焊枪工装台、打磨装置工装台及清枪操作台，通过I/O模块通讯连接，控制各工具切换平台的运作。

控制开关包括电源开关6，控制整个控制系统电源的通断；运行按钮7，当系统处于运行状态时，按下运行按钮选择自动或手动模式对系统进行操作；停止按钮8，当系统处于运行状态时，按下停止按钮停止系统运行；急停按钮9，按下后系统断电，同时按钮锁死，右旋后弹出，系统将重新上电。同时，每组控制开关上方都具有相应的指示灯，包括电源指示灯2：用以指示系统的带电状态，当系统带电后，该指示灯亮起，若按下急停按钮时，该指示灯仍会亮起。运行指示灯3：用以指示系统是否处于运行状态，在系统处于运行状态时亮起。暂停(故障)指示灯5：当系统处于暂停或出现故障时，该指示灯亮起。停止指示灯4：用以指示系统处于停止状态，当系统处于停止状态时亮起。本实施例中，控制面板上还设有一组三色指示灯，包括三色灯绿10：用以指示系统是否处于正常状态，当系统处于正常状态时闪烁亮起。三色灯黄11：用以指示系统是否处在暂停状态，当系统处于暂停状态时闪烁亮起。三色灯红12：用以指标系统是否存在故障，当系统有故障时灯闪烁亮起。三色灯蜂鸣器13：当系统存在故障时，该灯响起；当故障消除后，该灯关闭；若故障一直持续，则10s后自动关闭。

同时，机器人示教器用于对机器人进行编程，确定机器人的焊接工作轨迹，并记录于机器人控制柜内，本实施例中，机器人的焊接工作轨迹包括焊枪运动的姿态与运动轨迹，及完成取枪、放枪、取打磨装置、进行打磨程序、放打磨装置的动作程序。并通过建立零件及焊接参数的数据库，在焊接前输入所需产品名称、型号的信息实现一键式自动化焊接。

具体使用时，先通过更改机器人示教器中的系统设置，将工作站设置成本地机器人控制柜控制模式，通过机器人控制系统的机器人示教器对机器人进行编程，通过Profibus DP总线与中央控制系统通讯连接，传送数据，并通过Devicenet总线与焊接电源通信，以确定焊枪运动的姿态与运动轨迹，示教好取枪、放枪、取打磨装置、打磨程序、放打磨装置、焊接等动作程序。然后，可以在机器人控制柜上打开自动档，按下运行按钮进行焊接，但是正式生产时，通过机器人示教器将工作站工作模式更改为远程总控制柜控制模式，在触摸屏上选择用户界面，进入系统后，输入工件工号、工件型号、工件图号及焊接部位等参数，并确认参数是否正确。若参数输入错误，则返回上一步重新设置，若参数无误，则点击触摸屏菜单页面的“自动运行”选择进入自动运行界面，操纵机器人进行自动控制流程。在进行焊接时，机器人便会进入自动模式，焊枪会按照前期示教模式编好的程序运动焊接。

选择好需要焊接的工件和所需变位机台位后，则通过吊装设备自动上料，机器人工作站的机器人主控制器在收到桁架机器人的上料信号后，通过I/O模块控制变位机打开卡盘，并操纵吊装设备移动，并将工件放置到位，点击触摸屏选择相应工作台位进行夹装，操纵吊装设备放下工件，卡盘夹紧，完成工件安装。

并在工作站总控制器的触摸屏上继续选择对应的工件型号、图号、工号、和焊接程序等参数，在自动运行页面点击相应台位的运行按钮，系统便操纵机器人开始进入自动焊接程序。在焊接中会涉及到多层焊接，需要控制层间温度，通过红外测温系统检测工件的温度，并通过模拟量通讯向机器人主控制器传递传感信息，当工件冷却至要求的温度以下时，机器人自动进行后续焊接。

点击停止按钮便可停止系统工作。在焊接完当前焊道时，可以点击暂停按钮暂停焊接。在焊接完成后，运行按钮会自动关闭，此时点击下一步便可进入下料页面。

机器人主控制器通过Profibus DP总线发出指令，控制变位机的卡盘松开，操纵吊装设备夹住工件，人工取走工件。此时，在触摸屏上点击选择返回至菜单页面，完成整个自动焊接流程。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。