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1、工业机器人生产实训 - 打磨工站作者 : 日期：?生产线控制技术综合实训评分表课程名称 : 生产线控制技术综合实训设计题目 :产线控制系统机器人模拟打磨班级:ZB0151学号: 30 姓名：班级： ZB0151 学号: 2姓名：班级： ZB015学号: 29 姓名: 项目评分比例得分平时2% 报告45% 答辩30% 成绩指导老师：年月日常熟 理 工 学院电气与自动化工程学院生产线控制技术综合实训报告题目：产线控制系统机器人模拟打磨姓名：学号：班级：ZB015指导教师：起止日期：0171/3-01/1/目录一.产线控制系统介绍与调试? 错误 !未定义书签。1.1 产线控制系统介绍. 错 误!未定
2、义书签。1.2 产线运行前的调试. 错 误!未定义书签。1.2消除HMI 报警 ? 错误 !未定义书签。1.2.2 调试示教器 . 错 误!未定义书签。二单元控制系统硬件介绍 . 错 误!未定义书签。2.1LC 控制柜构成部分. 错 误!未定义书签。2.1.空开的作用? 错误 !未定义书签。.12CPU 的选择 ? 错误 !未定义书签。2.1.3 通讯模块 M277 . 错 误!未定义书签。2.2 机器人打磨单元部分? 错误 !未定义书签。 .3 电气接线 /O 分析 . 错 误!未定义书签。23. pl控制灯以及电机的I/O 口接线图 . 错 误!未定义书签。2.2lc 控制机器人的I/O
3、口接线图 ?错误 !未定义书签。三 LC 程序设计 ? 错误 !未定义书签。3.1 控制流程 ? 错误 !未定义书签。系统plc 和机器人的I分配 . 错 误!未定义书签。3.3 程序分析 . 错 误!未定义书签。33.机器人程序号?错误 !未定义书签。3 .2 机器人程序段一. 错 误!未定义书签。3.3.机器人程序段二. 错 误!未定义书签。3.3.4 机器人在程序段三? 错误 !未定义书签。四.机器人仿真与示教编程 . 错 误!未定义书签。4.1RobStudio 软件介绍 ? 错误 !未定义书签。 .2robtudio 仿真案例 . 错 误!未定义书签。4.示教编程及运行过程. 错 误
4、!未定义书签。五.上位机人机界面监控 . 错 误!未定义书签。六.收获与体会 ? 错误 !未定义书签。七.参考文献 ? 错误 !未定义书签。一产线控制系统介绍与调试1.1 产线控制系统介绍该产线系统由一个SIES 35 PN-DP LC做主站 ,5 个PLC 做从站, 每一个 24 PC控制一个工作站，工作站与工作站之间转递信号通过EM27 通讯模块与 15 N-DP PLC 连接, 从而实现数据沟通如图1-2。每个 PC从站控制与其相对应地机器人单元，如图1-1。五个 ABB机器人中 , 除了工站一机器人是IRB10, 其余四个工站都是IRB1400，五个工位分别实现了上料的搬运，工件的焊接
5、，工件打磨 , 对打磨后工件的瑕疵检测 , 负责料件成次品的分拣。出于安全考虑，每个工位的报警按钮在PL中都是串联的 , 所以只要有一个报警，整个产线都会报警。图 1-1 系统构成分布图 12 网络分布1.2 产线运行前的调试在运行机器人之前 , 首先要把各控制柜的报警信息消除, 然后将机器人调到原点位置以及将示教器调到m i 函数位置。首先打开各个控制柜的上电按钮，由于调试时每个工位调试的步骤都是一样, 在这里我就以工位三为例调试一下。.2. 消除 MI 报警上电后，控制面板和三色灯上会出现红色报警信号，所以先要消除报警信息。现将控制柜上的一排按钮开关打到手动和本地模式如图-; 图-3 手动
6、和本地模式此时点下人机界面上的报警信息会出现图14 报警画面 ,按下复位按钮后再按下，直至所有报警信号消失。图 14 人机界面报警信息1.2.2 调试示教器在报警信息解除后 ,调试示教器，先把机器人控制柜打到手动,紧接着手握示教器 ,点击左上方 ,再按如下图1-5 步骤操作 ,程序编辑器调试 P 例行程序OVOM使能键 ,按下使能键不松开再按下启动按钮，听到“啪”的一声表明操作成功， 此时松开使能键。 再调示教器上的 P至 main,按下使能键，听到“啪”的一声操作成功 ,再将机器人控制柜打到自动，PLC 控制柜上也打到自动和远程模式。再回到 PLC总控制柜上按下启动和复位按钮，然后回到工位上
7、按下启动和复位按钮直到上方的三色灯跳至绿色,表明调试已成功。 调试成功后按下最前面的按钮,整条产线便开始运作。图 1-5 操作步骤二单元控制系统硬件介绍2.1 C 控制柜构成部分该单元控制柜里有13 个空开，一个 2V 开关电源 ,一个 CPU2模块 ,二个扩展模块 EM23,一个通信模块EM277， 8 个继电器（ KAE 1 KAES2KAAS KAAS )如图 2-1 所示：图 2-1 控制柜内部图2.1.1 空开的作用开关作用Q2 插座F4 机器人开关QF5 整理块开关CV1F1 打磨机开关I1F1 砂纸机开关EM QF1 传送带开关F11 LPU 供电QF12 I 供电F13 CUP
8、 输入输出M02 输入 输出M3 输入 输出QF4 控制面板、 JB接线箱、安全回路QF15 伺服控制器1、伺服控制器2 QF1机器人F21 输出电源212的选择该单元选择了CPU24，CPU2主机数量IO 点为 1输入 /输出共4 个,扩展能力强， 可连续 7 个扩展模块 ,最大可扩展至168 个数字量I/或 35 个模拟量 IO 点;1kb 程序和数据存储空间，6 个独立的30 z 高数计数器， 2 路独立的20hz 高速缓冲输出,具有 pid 控制，I/端子排很容易整体拆卸，是个控制能力较强的控制器。另外由于I O 口数量有限 ,所以还选用了扩展模块EM22，增加 /O 的数量。213
9、通讯模块 M277 E 77 是 s720 的智能扩展模块,由于本产线是利用po bs-dp 进行通讯， 所以才会选则此模块 ,profius 网络通常有一个主站和若干个I/从站， EM27 只能做 profi usdp 的从站，而不能做主站。22 机器人打磨单元部分有一个 IRB1410 机器人以及对应的机器人控制柜和示教器，一个打磨机，一个砂轮机 ,一个皮带机组成如图2-， 其间机器人感应工件所选用的传感器为电容式传感器如图 23，电容式传感器结构简单 ,精度高，易于制造 ,一般用金属做电极以无机材料做绝缘之承 ,能承受很大的温度变化，高压力,高冲击，过载等。图 2-2 打磨砂轮 传送带图
10、 22 电容式传感器2.电气接线O 分析2. .1plc控制灯以及电机的 /O 口接线图如图 -3,0 口和 I1 口基本上都被用来作为按钮以及开关的控制,I2.2 为传感器信号输入， Q0.-Q.7 分别为三色灯自动,手动 ,故障复位指示灯;1.0 和 Q1.pc控制柜上启动和故障指示灯; 0-Q2.2 分别为三给电机打磨、砂轮、传送带。23.2p c 控制机器人的 I/O 口接线图三. C 程序设计3.1 控制流程0 自 动1 ST02 RB放件完成离开中转台 AS1 检测有信号2 启动 RB ，执ST03 RB 从中转台抓件3 RB执行打磨机，砂轮机运行4 RB执行 Segment2 R
11、B 抓取工件去打磨机，打磨两个EN5 RB执行 Segment2完打磨机，砂轮机停止运行6 RB执行 Segment3 皮带机上无工件,RB7 RB执行 Segment3完成回 HOME 位等待下一3.2 系统 pc 和机器人的 O 分配输入 I 输出I0.5 手动模式Q自动指示柱灯 (绿色）I 6 自动模式Q0.6 手动指示柱灯（黄）I.7 自动启动 0.7 故障指示柱灯 (红）I1.0 本地模式Q1.0 自动启动指示I1.1 远程模式Q1.1 故障指示I 2 故障复位Q.0 打磨机运行I1.4 急停正常Q2砂轮机运行I15 安全门正常Q22 输送带前进I2.2 工件传感器1 .0 机器人停
12、止XS 1 I3.0 机器人自动XS4.1 Q3.1 机器人上电X1 2 I3.1 机器人上电XS1.2 Q 2 启动机器人X12.3 I3.2 机器人系统运行S4 3 3.3 故障复位机器人XS12.4 I3.3 机器人故障X14.Q.7 程序确认X12.8 I3.机器人在原点S14.5 Q40 发送程序号1 XS1 .I3.7 机器人等待程序号S4.8 Q 1 发送程序号XS 3.4.0 机器人进行程序XS1. 42 允许运行程序段1 S134.1 机器人进行程序XS .Q.允许运行程序段2 XS13.4 4.机器人不在程序段 1 XS1.3 4.4 允许运行程序段3 XS35 I.3 机
13、器人不在程序段 2 S14 44 机器人不在程序段 3 XS15.3 程序分析.3. 机器人程序号33.2 机器人程序段一3. . 机器人程序段二3. 机器人在程序段三四.机器人仿真与示教编程4.1RobS u o 软件介绍obotud是瑞士 AB公司配套的软件 , 是机器人本体商中软件做的最好的一款。支持机器人的整个生命周期，使用图形化编程、编辑和调试机器人系统来创建机器人的运行，并模拟优化现有的机器人程序。obot Sudio 包括如下功能:CD导入、 Ato 功能、程序编辑器、路径优化、可达性分析、虚拟示教台、事件表、碰撞检测、VB 功能、直接上传和下载、缺点，就是只支持本公司品牌机器人
14、，机器人间的兼容性很差。其界面如下图4-1 所示:图 41 仿真界面4.rob tud o 仿真案例打开 rot suio 软件，按照上节所讲 ,摆放好机器人、工件的位置，并创建好工件坐标系和机器人系统。在软件界面上方的菜单栏中点击控制器,选择虚拟示教器，画面中出现虚拟示教器。先将示教器打到手动挡，点击示教器左上角的主菜单，在其中选择cotropanl（控制面板 ),再选择 langage, 可将语言改为中文。点击程序编辑器，提示创建新的程序。点击画面中的例行程序，在出现的界面中的左下角的“文件”中选择“新建例行程序”分别创建“ min” 、 “hom” 、 “routin” 、 “csh”共
15、四个例行程序。双击“ ho”例行程序 ,在界面中点击添加指令再点击mej，点击程序中的“” ,新建一个位置点 10 选中“ P” ，点击修改位置 ,由于机械臂的位置并未改变，就可将机械臂的原始位置设定为P10。返回例行程序 ,双击“ csh”程序 ,点击添加指令 ,在指令中点击“ om” ，在下拉菜单中选择“ setting”,在点击其中的“ Accst”和“ Velst” 。ccs是设置的机械臂的加速度,而 Vlst 设置的是机械臂的速度。返回例行程序，双击“Routin1”程序，进行轨迹编程。在软件中,利用手动线性运动方式和捕捉末端工具,将机械臂上的焊接头移至图中位置,并用上述方式将该点设
16、置为 P2. 在工件上需要进行弧形运动,所以,点击添加指令中的 “MovC”指令。在圆弧上找一点以及圆弧的另一个端点,分别将其设置为指令中的P3和 P40,这两个点和 P共三个点可形成一个圆弧。将焊接头移至工件下一个点,因为两点之间是直线运动 ,所以选择 ove指令，并将该点设置为 0。以此类推，将工件上的所有点都在程序中设置好。如图所示。此外， 为安全起见 ,在焊接头移动到最后一个点时,不能让它直接回到工作原点，而是让焊接头垂直向上移动一段距离后，在回归原点。添加 oveL 指令，修改位置点设置 ,点击功能按钮，选择 ffs 功能,如图所示，括号中第一个设置为你选择的参照点,即工件的最后一个
17、点 ,后面的三个则分别代表工具的、 Y、轴，我们选择工具向上移动即在Z 轴上移动， X、轴为。编写好轨迹程序后 ,开始编写主程序“ main”,在添加指令中选择“ cCall”指令即调用子函数。做完上述所有步骤后，程序编辑完成,点击“调试”按钮，选择“P移至 ai” ，点击虚拟示教器右侧的 “ nale” 按钮 ,再点击下方的开始按钮,机械臂则开始按照设定好的轨迹开始运动。4.3 示教编程及运行过程按照 42 仿真案例的操作，先编写一个r oe 子程序 ,是机器人在原点的程序。在子程序中添加 MoveAbs ,jHme,v10， fine,Griper;如图 4 1 图 41 机器人在原点当工
18、站二完成流程并把工件放在中转台上时,三工站等待信号， 当信号出发后,三工站机器人开始夹取工件，此时可以编写一个子程序r tine，在程序中添加MovJ P， V 00,z200, tG pper; oveP2,V50,z5,tGriper; M eL ikpos,50,z50, tG er;当机器人在 picpo位置时 ,夹爪夹紧，在子程序下方编写sGripper; 如图 -所示 : 图 -2 机器人夹取工件当程序段一完成后,打磨机以及砂轮机开始启动，机器人便结束信号一并等待信号二，接着便开始进入程序段二进行工件的打磨,如图 -：图 4-机器人打磨当程序段二完成后，打磨机 ,砂轮机关闭 ,传送
19、带启动， 机器人结束信号二并等待信号三，接着开始进入程序段三将工件放在传送带上,松开夹爪，如图-4: 图工件放在传送带程序段三完成后,机器人便回到原点。五.上位机人机界面监控本站有一个打磨机 ,一个砂轮机，一个皮带机。电机手动操作画面 : 操作: 1） 操作模式选择手动 ,无一类故障 ,画面选择电机运行 ,启动左上方小圆是绿色的。2） 电机默认手动方式是点动模式，在此模式下,按启动按钮，按钮背景变成绿色，电机运行。停止时，再次按点动，取消电机运行。3） 按点动按钮，电机运行模式会变成连续,其背景会变成绿色，字体变成连续，按启动,启运按钮背景长绿，电机运行。停止时，再次按点动，取消电机运行。4）
20、 主控信号 :本站和主 PL之间的交换信号；5） 机器人：6） 显示本站的设备状态，安全门,急停，中转台传感器。7） 报警信息 : 六.收获与体会在信息科学技术飞速发展的今天，随着人力成本逐渐的上升，工业机器人逐渐取代人力成为流水线上行的“操作员”已成为必然趋势。很幸运能够在毕业之前有这种机会上机器人实训课 , 虽然两周的时间很短 , 但这已经为我开启了学习机器人的那扇门。两周的时间虽然无法把这条生产线完全搞透, 但对于运行的流程已经大致了解，这是一条有该产线系统由一个I M S 3 N-DP PLC做主站 ,5 个 22PLC 做从站 , 每一个 2 PLC控制一个工作站，工作站与工作站之间
21、转递信号通过 E277通讯模块与 15 PN- PLC 连接，从而实现数据沟通。每个PLC从站控制与其相对应地机器人单元， 五个 BB机器人中 , 除了工站一机器人是 RB120,其余四个工站都是IRB400, 五个工位分别实现了上料的搬运，工件的焊接，工件打磨以及去毛刺 , 利用相机对打磨后工件的瑕疵检测，负责料件成次品的分拣。首先, 我们对产线进行了调试 , 虽说调试步骤很少，但真正上手起来并不是那么一气呵成，其间的细节很容易就会遗漏。因为有 lc 控制，所以自然少不了电气接线图和plc 控制程序 , 作为电气专业 , 虽然平时有接触过图纸以及编写过plc 程序，但当看到这项大工程的图纸时
22、 , 整个人都不好了 , 密密麻麻地端口分布看的我们头都大。Plc 程序则更不用说了， 想想在学校里学的那些，果然是基础, 入门，光凭老师上课教的那些知识可真远远不够, 要先真正提高自己还是得多做项目，最好能接触校外，公司里面的项目，者能够扩宽我们的眼界，让自己了解到底该学什么。接下来我们简单练习了 ABB公司的专门仿真软件r st o， 并在示教器上简单的编写程序操作机器人的运转。最后还讲了利用s700控制网络通信，对于这一块，我是比较陌生的 , 了解甚少 , 还有当下也非常热门的视觉处理, 这条生产线的视觉处理是利用进行编写 , 对物件进行瑕疵检测。整条产线结合起来所接接触到的专业知识真的
23、太多 , 无论是那一块都能让我们学上很长时间，知识的海洋中可真是学无止尽啊 ! 两周的时间很快结束，在这两周里我不仅开拓了眼界，还产生了毕业后想要从事这一行业的想法。同时也很好的锻炼了我们的动手操作能力和发现自己的不足。实训是大学的一种很重要、很有必要的学习方式, 它能让我们学到课堂学不到的知识，也整合了自己对项目的思维和思考方式，同时也非常感谢老师的指导！七.参考文献1 李剑琦 . BB机器人完美征服中国市场 J. 现代制造，1，(03) 万鹏. 工业机器人在汽车生产中的应用J 品牌与标准化 , 210，( 6) 3 廖常初 . PLC 编程集应用 . 北京: 机械工业出版社， 204 田淑
24、珍 S7 0 PL原理及应用M. 北京：机械工业出版社，209 5 向晓汉，等 .S700400PLC基础与案例精选 M. 北京: 机械工业出版社 , 01. 6 甄立东，等 . 西门子 i cc7 基础与应用 . 北京: 机械出版社， 20. 7 梁绵鑫，等 .Wicc 基础及应用开发指南 M , 北京：机械工业出版社 ,2009 8 李正军现场总线及其应用M. 北京：机械工业出版社 , 005 9 王平，谢昊飞 . 工业以太网技术 M 北京：科学出版社。 2007. 0 叶辉 , 管小清 . 工业机器人实操与应用技巧 . 北京：机械工业出版社,2010. 1 叶辉, 何智勇工业机器人工程应用虚拟仿真教程M. 北京: 机械工业出版社,2014
