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1、第六篇第六篇 综合篇综合篇 工业机器人综合应用工业机器人综合应用汤晓华、蒋正炎、陈永平2014年4月第六篇第六篇 综合篇综合篇工业机器人综合应用工业机器人综合应用 任务一、工业机器人弧焊任务一、工业机器人弧焊任务二任务二 工业机器人鼠标装配工业机器人鼠标装配任务一任务一 工业机器人弧焊工业机器人弧焊1.1.了解工业机器人弧焊工作站建立、配置；了解工业机器人弧焊工作站建立、配置；2.2.弧焊常用参数设置、软件设定；弧焊常用参数设置、软件设定；3.3.弧焊程序编程与调试；弧焊程序编程与调试； 亚龙YL-399A型工业机器人实训考核装备由PLC控制柜、ABB机器人系统、机器人安装底座、焊接系统、除烟
2、系统、警示灯、按钮盒，电脑桌等组成。如下图6-1所示： 图6-1 亚龙YL-399A型工业机器人实训考核装备子任务一、工业机器人弧焊的基本知识子任务一、工业机器人弧焊的基本知识随着汽车、军工及重工等行业的飞速发展，这些行业中的三维钣金零部件的焊接加工呈现小批量化、多样化的趋势。工业机器人和焊接电源所组成的机器人自动化焊接系统，能够自由、灵活地实现各种复杂三维曲线加工轨迹。 一、标准I/O配置在进行弧焊程序编写与调试时，就可以通过弧焊专用的RAPID指令简单高效地对机器人进行弧焊连接工艺的控制，表6-1就是关联的信号。表表6-1 6-1 弧焊关联的信号弧焊关联的信号I/O NameParamet
3、ers TypeParameters NameI/O信号注解Ao01Weld_REFArc Equipment Analogue OutputVoltReference焊接电压控制模拟信号Ao02Feed_REFArc Equipment Analogue OutputCurrentReference焊接电流控制模拟信号Do01WeldOnArc Equipment Digital OutputWeldOn焊接启动数字信号Do02 GasOnArc Equipment Digital OutputGasOn打开保护气数字信号Do03 FeedOnArc Equipment Digital Ou
4、tputFeedOn送丝信号Di01 ArcEstArc Equipment Digital InputArcEst起弧检测信号Di02 GasOkArc Equipment Digital InputGasOk保护气检测信号Di03 FeedOkArc Equipment Digital InputWirefeedOk 送丝检测信号这些信号在“ABB”主界面，进入“控制面板”“配置”“I/0”（图6-2）主题“PROC”（图6-3）中对参数进行设定，完成后重启系统使参数生效。图6-2 I/0界面 图6-3 PROC界面二、弧焊常用程序数据1、WeldData：焊接参数2、SeamData：起
5、弧收弧参数3、WeaveData：摆弧参数三、弧焊常用指令1、ArcLStart：线性焊接开始指令2、ArcLEnd：线性焊接结束指令3、ArcL：线性焊接指令4、ArcCStart：圆弧焊接开始指令图6-4 ArcLStart、ArcLEnd指令工作示意图图6-5 ArcL指令工作示意图5、ArcCEnd：圆弧焊接结束指令6、ArcC：圆弧焊接指令图6-7 ArcC指令工作示意图图6-6 ArcCStart 、ArcCEnd指令工作示意图子任务二、焊接电流和焊接弧长电压的校正子任务二、焊接电流和焊接弧长电压的校正正常情况下焊机焊接电流、焊接弧长电压与机器人输出焊接模拟量（010V电压）的关系
6、如下图6-8所示：图6-8 焊机参数与机器人输出电压关系对应图模拟量校正，以焊接电流模拟量为例说明。按如下步骤进行校正： （1）单击“ABB”进入主界面，点击进入“控制面板”“配置”“Singal” “添加”中，焊接电流模拟量名称AO10_2CurrentReference（焊接电流是D651模块第二路模拟量输出，弧长电压是第二路输出，名称可修改），双击进入参数设置画面（图6-9）。图6-9 添加焊接电流模拟量参数（2）可以修改Dafault Value（设置焊机输出电压的缺省值，此值必须大于等于Minimum logical Value）、Maximum Logical Value（焊机最大
7、的电流输出值）、Maximum Physical Value（焊机输出最大电流时所对应的控制信号的电压值）、Maximum Physical Value Limit（IO板最大输出值）、Maximum Bit Value（最大逻辑位值）分别设置为16-31、10、10、10、65535，其它参数都设置为0不变。 （3）回到ABB主界面，单击“输入输出”“视图”“全部信号”（图6-10），选择信号AO10_2CurrentReference，单击“123”图标，出现图6-11所示的窗口，可在窗口输入数据。更改数据时，焊机上显示的焊接电流是跟着变化的。 图6-10 添加后参数列表 图6-11 设定
8、最大最小值 （4）根据上面校正的结果，修改AO10_2CurrentReference参数，结果见下图6-12所示，修改完成后系统重启。图6-12 AO10_2CurrentReference修正结果子任务三、工业机器人弧焊子任务三、工业机器人弧焊一、硬件构成1、PLC控制柜YL-399A实训设备的PLC程控柜用来安装断路器、PLC、触摸屏、开关电源、保险丝、接线端子、变压器等元件器。 图6-13 PLC程控柜 2、ABB机器人系统图6-14 YL-399A设备ABB机器人系统IRB1410机器人的特点：IRB1410工作周期短、运行可靠，能助您大幅提高生产效率。 IRB1410卓越的控制水平
9、和循径精度确保了出色的工作质量。IRB1410的过程速度和定位均可调整，能达到最佳的制造精度，次品率极低，甚至达到零 。IRB1410以其坚固可靠的结构而著称，而由此带来的其它优势是噪音水平低、例行维护间隔时间长、使用寿命长。IRB1410机器人的技术参数如表6-2：表表6-2 IRB14106-2 IRB1410机器人技术参数机器人技术参数承重能力5Kg轴数6附加载荷第三轴18Kg、第一轴19KgTCP最大数度2.1m/s第五轴到达距离1.44m电源电压200-600V、50/60HZ安装方式落地式集成信号源上臂12路信号额定电流5.1A功率1500WIRB1410机器人的接口含义如表6-3
10、：表表6-3 IRB14106-3 IRB1410机器人接口含义机器人接口含义R1.CS alt.R1.CP供用户自定义12针航空插端子AIR alt R1.CS气源入口R1.MP伺服电机动力电缆插头R1.SMB编码器电缆插头3、焊接和除烟系统YL-399A实训设备的焊接系统，它主要由奥太Pulse MIG-350焊机、送丝机、焊枪、工业液体CO2等构成，是焊接系统的重要组成部分。另配除烟系统，有效的减少对环境的烟尘排放，能有效防止焊接废气对人体的伤害，这些主要部件见图6-15。（a）送丝机 （b）工业液体CO2 （c）焊机（d）焊枪 （e）除烟机图6-15 焊接系统主要部件1-外设控制插座X
11、32-焊机输出插座（-）3-程序升级下载口X44-送丝机控制插座X75-输入电缆6-空气开关7-保险丝管8-焊机输出插座（）9-加热电源插座X5 图6-16 前后面板接口含义焊机的控制面板用于焊机的功能选择和部分参数设定。控制面板包括数字显示窗口、调节旋钮、按键、发光二极管指示灯，如图6-17所示，各序号含义如表6-4。图6-17 焊机控制面板功能与参数（1）Pulse MIG-350焊机介绍表表6-4 6-4 控制面板参数含义控制面板参数含义序号含义序号含义序号含义1调节旋钮，调节各参数值9焊接方式选择键17送丝速度指示灯2参数选择键F210F2键选中指示灯18焊接电流指示灯3参数选择键F1
12、11作业号n0指示灯19母材厚度指示灯4调用键12焊接速度指示灯20焊角指示灯5存储键13焊接电压指示灯21F1键选中指示灯6焊丝直径选择键14弧长修正指示灯22调用作业模式工作指示灯7焊丝材料选择键15机内温度指示灯23隐含参数菜单指示灯8焊丝材料选择键16电弧力/电弧挺度焊接方法选择：按下按键（9）进行选择，与之相对应的指示灯亮； 图6-18 两步工作模式 图6-19 四步工作模式图6-20 特殊四步工作模式 图6-21 点焊工作模式工作模式选择：按下按键（8）进行选择，与之相对应的指示灯亮；（2）焊机的操作保护气体及焊接材料选择：按下按键（7）进行选择，与之相对应的指示灯亮；焊丝直径选择
13、:按下按键（6）进行选择，与之相对应的指示灯亮;（3）参数菜单设置 图6-22 操作步骤表表6-5 6-5 焊机主要参数设置焊机主要参数设置内容设置值说明内容设置值说明焊丝直径(mm)1.2操作方式两步焊丝材料和保护气体二氧化碳100%恒压一元化直流焊接碳钢参数键F1选择如下参数设置参数键F2选择如下参数设置板厚(mm)2作业号n。1焊接电流（A）110焊接电压（V)20.5送丝速度（mm/s)2.5焊接速度（cm/min)60电弧力/电弧挺度5=电弧硬而稳定0=中等电弧+=电弧柔和，飞溅小弧长修正0.5=弧长变短0=标准弧长+=弧长变长隐含参数设置项目 用途设定范围出厂设置实际设置说明P01
14、回烧时间0.01-2.00S0.080.05如果焊接电压和电流机器人给定则，设置0.3P09近控有无OFF/ONOFFONOFF=正常焊接规范由送丝机调节旋钮确定；ON=焊接规范由显示板调节旋钮确定。P10P10 水冷选择ONOFF选择OFF 时，无水冷机或水冷机不工作，无水冷保护；选择ON 时，水冷机工作，水冷机工作不正常时有水冷保护；（4）作业与焊接作业模式存储作业程序 存储作业程序 焊接方向和焊枪角度双脉冲功能 导导电电嘴嘴到到母母材材间间距距图6-23 焊接方向与焊枪角度 图6-24 双脉冲参考波形导导电电嘴嘴到到母母材材间间距距二、任务要求焊接工作既可以在机器人示教器本地操作来完成，
15、又可以由PLC远程控制完成。远程控制模式下，设备启动前要满足如下条件：机器人选择自动模式、安全光幕没有报警、机器人没有急停报警等。满足条件时（即设备就绪）黄色警示灯常亮，否则黄色警示灯以1Hz频率闪烁。系统没有就绪，须按复位按钮进行复位。设备就绪时，再按下启动按钮，系统运行，机器人程序启动，警示灯黄灯、绿灯常亮。 表表6-6 PLC I/O6-6 PLC I/O定义定义 序号符号地址注释信号连接设备1启动按钮I0.0按钮盒2暂停按钮I0.13急停按钮I0.21=正常 0=急停动作4复位按钮I0.35自动状态I0.4机器人I/O 板DSQC6516电机使能开始I0.57焊接完成I0.78机器人急
16、停输入I1.01=正常 0=急停动作机器人安全板9光幕报警I1.30=正常 1=光幕动作安全光幕10绿色警示灯Q0.0警示灯11黄色警示灯Q0.112红色警示灯Q0.213机器人电机使能Q0.3上升沿有效机器人I/O 板DSQC65114机器人开始Q0.4上升沿有效15机器人暂停Q0.6上升沿有效16机器人急停复位Q1.0上升沿有效17机器人急停Q1.3电平信号机器人安全板表表6-7 PLC6-7 PLC和机器人联络信号定义和机器人联络信号定义机器人系统关联信号机器人信号名称PLC地址PLC符号说明Auto OnDO10_1I0.4自动状态1=自动模式，0=手动模式MotoOnStateDO1
17、0_2I0.5电机已使能1=机器人电机已使能，脉冲串=机器人电机没使能DO10_4I0.7焊接完成机器人焊接完成信号。焊接完成输出1秒个脉冲信号通知PLC（通过编程实现）I1.0机器人急停输入0=急停动作MotoOnDI10_1Q0.3机器人电机使能StartDI10_3Q0.4机器人开始机器人程序启动StopDI10_4Q0.6机器人暂停机器人程序停止(暂停）ResetEstopDI10_6Q1.0机器人急停复位Q1.3机器人急停1=执行机器人急停三、任务程序设计1、控制流程图图6-25 机器人工作流程图2、机器人程序设计3、PLC程序设计图6-26 焊接完成后作品 1.1.了解工业机器人鼠
18、标装配工作站建立、配置；了解工业机器人鼠标装配工作站建立、配置；2.2.掌握两台机器人协同工作方式；掌握两台机器人协同工作方式；3.3.鼠标装配程序编程与调试；鼠标装配程序编程与调试；任务二任务二 工业机器人鼠标装配工业机器人鼠标装配图6-27 YL-R120B鼠标装配系统子任务一、认识工业机器人鼠标装配系统子任务一、认识工业机器人鼠标装配系统亚龙YL-R120B鼠标装配实训系统设备硬件构成有机器人本体及控制器、启动系统、检测传感器（磁性开关）元器件。一、机器人介绍亚龙YL-R120B鼠标装配实训系统由两个机器人站组成，每个机器人站除各有一台ABB机器人外另配有一套气动系统级控制系统，其外观如
19、图6-27所示。 图6-28 IRB120工业机器人 图6-29 气源处理组件二、气动系统1、油水分离器介绍2、电磁阀介绍YL-R120B鼠标装配实训系统拥有多个单向电磁阀（图6-30）和双向电磁阀（图6-31）。 图6-30 单向电磁阀示意图 图6-31 双向电磁阀示意图3、气动手爪介绍气爪用于抓取、夹紧工件。气爪通常有滑动导轨型、支点开闭型和回转驱动型等工作方式。 图6-32 气动手爪示意图4、单向节流阀介绍图6-33 排气节流方式的单向节流阀剖面图 三、磁性开关的介绍磁性开关气缸活塞磁性开关磁石磁石 （a）示意 （b）气缸与磁性开关 图6-35 磁性开关的内部电路与接线图6-34 磁力式
20、接近开关传感器的动作原理子任务二、构建工业机器人协同工作网络子任务二、构建工业机器人协同工作网络 一、构建PLC网络1、与PLC的连结2、电源接线图6-36 PLC系统电源接线3、双绞电缆的规格表表6-8 6-8 电缆的型号和性能电缆的型号和性能 项目规格项目规格型号FANC-SB 0.5mm2*3特性阻抗10015电缆类型双绞屏蔽电缆外部尺寸7mm导体横截面积0.5mm2近似重量65kg/km电阻（20）小于或等于37.8/km横截面绝缘电阻10000/km耐电压500VDC，1分钟静电容量60nF/4、双绞电缆的连线图6-37 双绞电缆的连线图6-38 主站站号设定二、数据地址的分配图6-
21、39 远程输入（RX）地址图6-40 远程输出（RY）地址远程输出（RY）：如下图6-40所示将输出到远程I/O站和远程设备站的输出（RX）状态进行保存。每个站使用两个字。远程寄存器（RWw）主站远程设备站：如下图6-41所示被传送到远程设备站的远程寄存器（RWw）中数据如下表所示进行保存。表中所列为3个站，最多可以有15个站，即地址到21BH。每个站使用4个字。图6-41 远程寄存器（RWw）主站远程设备站远程寄存器（RWr）远程设备站主站：如下图6-42所示从远程设备站的远程寄存器（RWr）中传送出来的数据如下表所示进行保存。表中所列为3个站，最多可以有15个站，即地址到31BH。每个站使
22、用4个字。图6-42 远程寄存器（RWr）远程设备站主站三、创建通讯初始化程序创建在FX2N-16CCL-M主站PLC的程序：图6-43 主站初始化程序通过以上程序确定主站EEPROM参数的数据链接状态是否正确。图6-44 主站链接数据状态程序通过读取主站寄存器H680的数据内容来判断其它站的数据连接状态来调用通讯数据链接子程序。图6-45 主站链接数据程序子任务三、工业机器人鼠标装配子任务三、工业机器人鼠标装配一、示教创建目标点图6-46 鼠标装配机器人主要位置点 二、机器人任务程序设计1、主站机器人编程图6-47 主站机器人工作流程图2、从站机器人编程图6-48 从站机器人工作流程图三、P
23、LC任务程序设计1、建立CC_LINK，通过读取EEPROM参数确认数据链接状态是否正确。图6-49 确认数据链接状态程序2、建立通信数据链接 CC_LINK通信时，将主站机器人发送来的数据存放在M600至M615，而将PLC需要发送至机器人的数据先存放在M500至M515。图6-50 建立通信数据链接程序与从站机器人的I/O通信则比较简单，可直接对PLC的I/O进行读写操作。表表6-9 CC_LINK6-9 CC_LINK通信数据通信数据PLC端主站机器人信号含义X3CDI00Mtors OnX0CDI03reset emergency stopX1CDI01start at mainX4C
24、DI04stopM505CDI05从站机器人完成电池装配OKM609CDO09复位完成M605CDO05主站地底板和电池安装信号M606CDO06主站机器人后盖装配完成OKM600CDO00手抓吸盘工作I/O通信数据如表6-10所示。表表6-10 I/O6-10 I/O通信数据表通信数据表PLC端从站机器人信号含义X3DI11Mtors OnX0DI12reset emergency stopX1DI09start at mainX4DI10stopY4DI06主站地底板和电池安装信号Y5DI07主站机器人后盖装配完成OKX17DO07从站机器人复位完成X10DO00从站机器人完成电池装配 okX15DO05工作台吸盘启动X11DO01从站机器人搬运鼠标完成3、编写数据通信程序图6-51 数据通信程序在YL-399A型工业机器人实训考核装备和YL-R120B鼠标装配实训系统上进行实战，同时结合焊机、PLC、气动等综合应用，也网络实现两台工业机器人的协同工作，从“虚”到“实”，真正体会了工业机器人的应用。从软件仿真到真实设备，从虚拟到实战，练习了工业机器人系统应用配置、编程和调试，也可在亚龙工业机器人实训考核装备上进行任务比赛，后面能更多的选取企业真实设备进行学习了！知识、技术归纳知识、技术归纳工程创新素质培养工程创新素质培养致 谢
