摘要：随着汽车工业的不断发展，大量机器人被应用于各个生产车间，尤其是高效率、高柔性的汽车焊装车间机器人的使用越来越多，为确保整个线体的长期稳定运行，需要生产线长期处于待机状态，而产能与产量的不均衡给各个工厂的节能减排面临严峻形势。在工厂的各类节能措施中发现，实现机器人本体节能显得尤为重要。本文以某轿车生产线机器人节能方式应用分析为例说明，通过对机器人本体控制回路、控制程序与工作原理进行分析，阐述一种机器人节能方式，以有效降低工厂用电量的方法，希望对类似行业有所帮助。
关键字：机器人 节能 PLC HMI
1.技术现状：
该轿车生产线是一条由88台机器人组成的高自动化柔性生产线，其中前地板2台、车身工段62台、侧围工段14台、车门工段10台。在生产断点期间（除每年长假期间机器人关机外）机器人一直以来都是处于上电待机状态，存在能源损耗。随着产品不断更新换代，多数产品存在产能不饱和，大量生产分总成件，造成侧围、车门、地板等区域产量明显高于主线部分，为满足主线所有机器人随时处于待机状态，用于自动化生产作业，所有机器人马达始终处于运转保持状态，同时，为保障机器人使用寿命，减少过程故障，生产间断时间也需要机器人处于待机状态，造成大量能源浪费损耗。
2.技改措施：
希望找到一种节能、高效、稳定性好及操作方便的技术手段，充分结合设备运行与生产组织，经机器人电气图纸分析并现场充分测试验证，找到了一种使机器人本体马达断电状态，同时保证控制柜处于开机待机状态的节能方法。
机器人工作原理：工业机器人是一种生产装备，其基本功能是提供作业所须的运动和动力，其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。
3.案例实施：
在机器人系统增加输入控制信号点siEmStop，硬线接入机器人马达控制接触器辅助触点，并在程序中进行设置，当信号siEmStop为“1”，机器人马达断电，当信号siEmStop为“0”，机器人马达通电。
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图1 机器人程序
在PLC控制程序中设置逻辑控制，为防止过程出现误操作等现象，我们在程序上逻辑程序上进行设置，配置触点M1099.1、M1099.2、M1099.3和M1099.4，输出点Q86.4和Q86.5，过程操作通过HMI触点进行，同时将信号串入机器人急停控制信号，作为机器人输入信号siEmStop。
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图2 PLC程序
操作流程：根据需要在区域PLC柜触摸屏选择“一键节能1”和“一键节能2”，显示“节能开启”打开，机器人马达断电；需要恢复生产，在触摸屏选择“节能关闭”实现“节能开启”关闭，同时在控制柜对PLC进行复位操作，线体恢复正常运行，触摸屏操作画面如下：
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图3 HMI画面
效益分析：
该轿车生产线由于长时间的不饱和生产车间生产主体以分总成件生产为主，整车产量和分总成件产量长期保持比例1:2，因分总成件生产只有侧围主线及车门工段处于生产状态，同时为满足穿插车身的自动化生产，前地板1台机器人和车身工段62机器人全部处于自动待机模式，机器人马达处于正常运行状态。单台机器人功率6KW，机器人自动待机模式时马达处于带电保持状态能源一直在损耗，通过实施机器人一键节能，使自动状态下机器人马达断电，需要机器人生产时通过HMI操作一键恢复自动，真正实现了节能、高效。
节能统计：
ABB6轴机器人马达平均功率0.75KW，全年365天，工作日250天，每天生产8小时，整车与分总件产量成比例1:2，整车生产工作机器人88台，分总成件生产工作机器人27台，电费单价1元/度
A.工作日节电统计：
工作日节电=250*8*2/3*(62+1)*0.75*1+250*(24-8)*88*0.75*1=63000+264000=327000元
B.非工作日节电统计：
非工作日节电=(365-250)*24*88*0.75*1=182160元
C.全年节能：
全年节能=327000+182160=509160元
实施效果：
该项目自投入以来，系统运行稳定可靠。长期运行每年为公司每年节约电费50余万。
4.结语
汽车高自动化生产线焊装机器人的投入量不断增大，随着全球汽车市场供需关系的变化，产能过剩已来临，保障已投资设备高效节能显得更为重要。通过增加机器人控制回路，实现机器人在主机自动待机状态下马达断电，实现了机器人使用过程的高效、节能，希望机器人节能技术的应用为更多企业发展贡献力量。