水泥作為建築的重要材料，應用非常廣泛，袋裝水泥的裝車系統作為水泥生產運輸過程中的重要環節，其成本約佔物流成本很大比重。目前，我國現有的袋裝水泥裝車設備普遍採用移動式袋裝水泥裝車機，該種裝車機採用半自動化的裝車方式，其裝車終端要求工人站在貨車車箱裡進行人工裝車。
主要存在以下問題：
① 袋裝水泥裝車過程中易產生粉塵，影響環境和工人身體健康。
② 因人工裝車碼放隨意，易產生人身財產等潛在危險。
③ 勞動力生產成本昂貴。
④ 裝車效率低。
隨著人們生活水平和生活品質的提高，水泥裝車運輸行業已經由原來的高價聘請勞動力逐漸轉變為勞動力稀缺的地步。同時國家安全監管總局辦公廳提出，認真落實黨中央、國務院關於嚴格落實安全生產和職業健康法規標準，提高水泥行業安全生產和職業健康水平，維護廣大勞動者職業安全健康權益。要突出對水泥包裝和裝車環節的治理改造，選用質量高、防塵效果好的水泥包裝和裝車設備系統。
這種轉變是社會發展的必然結果，但同時也給水泥包裝運輸行業帶來了轉型的重大契機。
1、系統組成與研發
合肥固泰自動化有限公司抓住這一重大契機，利用公司在自動化控制和工業機器人應用領域多年的研發成果，並結合公司在碼垛機器人上的實踐經驗和其他大量市場調研數據，研發出一種基於工業機器人的袋裝水泥智能裝車系統。
袋裝水泥智能裝車系統，是一種適用於水泥廠袋裝水泥裝車環節的全自動裝車系統，它可以縮短裝車碼垛時間、降低勞動強度、減少貨品損傷、降低裝車成本和提高工作效率，從而實現袋裝水泥裝車過程的自動化。該系統在水泥行業中擁有廣泛的應用前景，是現代化水泥企業降低勞動生產成本、提高生產效率和實現智能化生產的重要節點。
袋裝水泥智能裝車系統，通過伺服系統控制機器人抓手上下擺動來進行裝車碼垛，這樣可以省時省力。此過程完全自動化，不需要人工輔助，是現代生產線裝車自動化的理想設備。袋裝水泥智能裝車系統由桁架、工業機器人、控制系統、收塵系統等部分組成。裝載前，待裝載車輛進入指定位置，通過桁架上的紅外雷射掃描，確定車輛的大小及停放位置，桁架通過軌道移動到車輛貨箱前端裝包區域。
輸入裝車重量，開啟設備，當水泥袋通過皮帶輸送到裝車位置時，控制系統發出指令，機器人將水泥袋搬運到待裝載車輛中，當前位置裝載完成後，桁架通過軌道沿車輛方向移動，繼續其他位置的裝載。達到裝載重量後，設備停止運行，車輛離開裝車區域。
工業機器人是裝車機的核心部分，機器人主要由執行機構、驅動系統、控制系統以及位置檢測裝置等所組成。在PLC程序的控制下，採用電動傳動方式，來實現執行機構的相應部位，發生規定要求的有順序、有運動軌跡、有一定速度和時間的動作。同時按其控制系統的信息對執行機構發出指令, 必要時可對機器人的動作進行監視, 當動作有錯誤或發生故障時即發出報警信號。位置檢測裝置隨時將執行機構的實際位置反饋給控制系統，並與設定的位置進行比較, 然後通過控制系統進行調整，從而使執行機構以一定的精度達到設定位置。
控制系統是機器人的重要組成部分。本裝車系統機器人採用PLC控制方式，機器人的手部、腕部、臂部等的動作以及相關機械的協調動作都是通過PLC的控制來實現的。主要控制內容有動作的順序，動作的位置與路徑、動作的時間。設定模擬一個工作過程來編製程序：小臂伸長→小臂下降→手部抓緊→ 腕部迴轉→小臂上升→小臂迴轉→小臂收縮→小臂下降→小臂迴轉→手部放鬆。
2、系統參數
袋裝水泥智能裝車系統，直接與包裝線對接，按需進行設計，機器人抓手可適應各種水泥包裝袋。與除塵系統相連，可以有效降低裝車過程中的粉塵汙染。具有計數裝置，便於水泥廠對袋數監管，具有車輛識別系統，能快速識別裝車車型，並選擇碼垛方式。控制系統設計滿足自動識別車輛大小，提供可選裝載模式、人工控制裝載量，所有調節參數進行程序化處理。
技術參數：
① 碼垛速度：≥2400包/小時(單機器人1200包/小時，雙機器人2400包/小時)，快速可靠的抓取水泥袋，碼垛整齊。
② 最大臂展半徑：3米
③ 重複定位精度：1毫米
④ 適應溫度：-20℃~50℃
⑤ 控制硬體：PLC可編程控制器
⑥ 桁架移動速度：0.21米/秒
3、系統應用
工業機器人是智能製造的一個典型代表和優先發展方向，針對當前水泥等建材行業生產中，在高粉塵環境下，物件的搬運與碼垛，以機器人取代傳統設備和人工，消除危險、不環保的工作，降低工人的勞動強度，以適應國家對提高水泥行業安全生產和職業健康水平的要求。同時還可以提高勞動生產效率，便於調整生產能力，實現柔性製造，提升產品質量。
袋裝水泥智能裝車系統是一種新型專業的和可人性化操作的裝車系統，同時還可應用於郵政、快遞、機場、碼頭、醫藥、化工、菸草等行業。特別適合於小規模貨運場合，也可以應用於工廠平臺的裝卸貨物等。
合肥固泰自動化有限公司一直從事自動化控制的研究與機電裝備的研發工作，擁有一支經驗豐富的控制與機電專業高學歷人才隊伍;其中：教授級高工佔8%，高級工程師佔20%，研究生佔15%，工程師佔25%。同時，公司正與合肥工業大學、浙江大學等有專業商談合作，優勢互補，促進研發和產業化進程。固泰公司堅持以智能化技術和裝備為公司的核心競爭力，努力成為集計量、檢測、驅動與控制為一體的，為客戶提供智能化領域整體解決方案的工程服務商。公司堅持以客戶為中心、以創新為動力、以雙贏為目標的經營理念。用先進的智能化技術和裝備，助推傳統工業轉型升級，提質增效。
本文作者：合肥固泰自動化有限公司 潘宜斌，戴軍康，蘆志強，鹿建森