工业机器人生产实训-打磨工站

1、常熟理工学院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：ZB02151 学号：30姓名:班级：ZB02151学号：42姓名班级：ZB02151学号：29姓名：项目评分比例得分平时25%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： ZB02151指导教师：起止日期：2017/1/3-2017/1/11目录产线控制系统介绍与调试 41.1产线控制系统介绍 41.2产线运行前的调试 51.2.1消除HMI报警51.2.2调试示教

2、器6二单元控制系统硬件介绍 72.1PLC控制柜构成部分 72.1.1空开的作用72.1.2CPU 的选择82.1.3通讯模块 EM277 82.2机器人打磨单元部分 82.3电气接线I/O分析92.3.1plc控制灯以及电机的 I/O 口接线图 92.3.2plc控制机器人的I/O 口接线图 11三. PLC程序设计 133.1控制流程133.2系统plc和机器人的I/O 分配 143.3程序分析 153.3.1机器人程序号 153.3.2机器人程序段一 153.3.3机器人程序段二 153.3.4机器人在程序段三 16四. 机器人仿真与示教编程 164.1RobStudio 软件介绍164

3、.2robstudio 仿真案例174.3示教编程及运行过程 22五. 上位机人机界面监控 24六. 收获与体会 27参考文献283常熟理工学院亠.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 SIEMES 315 PN-DP PLC故主站，5个224 PLC做从站，每 一个224 PLC控制一个工作站，工作站与工作站之间转递信号通过EM27751讯模块与315 PN-DP PLC连接，从而实现数据沟通如图1-2。每个PLC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IRB120,其 余四个工站都是IRB1400,五个工位分别实现了上料的

4、搬运，工件的焊接，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PLC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Profib usRepeater1CIP5612Repeater3Repeater2Repeater32Eg”r T T T TRepeater图1-2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main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。

5、1.2.1消除HMI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1-3 ；图1-3手动和本地模式此时点下人机界面上的报警信息会出现图1-4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1-4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豳,紧接着手握 示教器，点击左上方，再按如下图1-5步骤操作，程序编辑器一调试一PP例行程序 MOVEHOME 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PP至ma in,按下

6、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PLC0总控制柜上按下启动和复位按钮，然后回到工位上按下启 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。1-5操作步骤JF1.单元控制系统硬件介绍2.1PLC控制柜构成部分该单元控制柜里有13个空开，一个24V开关电源，一个CPU224模块，二个 扩展模块 EM223，一个通信模块 EM277, 8个继电器(KAES1 KAES2 KAAS1 KAAS2 )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QF2插座QF

7、4机器人开关QF5整理块开关CV1QF1打磨机开关MI1QF1砂纸机开关EM1QF1传送带开关QF11PLC CPU供电QF12HMI供电QF13CUP输入输出M02输入输出M03输入输出QF14控制面板、JB1接线箱、安全回路QF15伺服控制器1、伺服控制器2QF16机器人QF21M01输出电源2.1.2CPU的选择该单元选择了 CPU224 , CPU224主机数量I/O点为14输入/10输出共24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/O或35个模拟量I/O点；13kb程序和数据 存储空间，6个独立的30khz高数计数器，2路独立的20hz高速缓冲输出，具有

8、pid控制，I/O 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EM224，增加I/O的数量。2.1.3通讯模块EM277EM277是S7-200的智能扩展模块，由于本产线是利用profibus-dp进行通讯，所以才会选则此模块，profibus网络通常有一个主站和若干个I/O从站，EM277只能做profibus-dp的从站，而不能做主站。2.2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 2-2，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2-3,电容式传

9、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2-2电容式传感器2.3电气接线I/O分析2.3.1plc 控制灯以及电机的I/O 口接线图如图2-3,10 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,Q0.5-Q0.7分别为三色灯自动， 手动，故障复位指示灯；Q1.0和Q1.1plc控制柜上启动和故障指示灯;Q2.0-Q2.2分别为三给电机打磨、砂轮、传送带。9常熟理工学院#常熟理工学院-Ms n-AutoRun卒地臣式绘mi悅急停正松安全门|正希-Lc?C£

10、;ilMiQde-RemcHeModeFault Rh sei-lEstopOK-SGOK10.510.610.711 O10常熟理工学院11常熟理工学院工件传J®樂-AS1+CV1/16丄JD 12 11 2 O 12.2O <2,300 5 0-口：）寸 O0 7 0-?oi o O-10ai i O-11/19Z/19 2M9 3M8.6/16J-AutoLamp-MartuaLamp-AulDRunLnp自动桂灯白功启功指示-FaurtLampOJLtQ2 0O-Q2.1 O-102.3 1 6-Mil Run打甯札运行H1.9-EMIRun砂粒机运行m 3-CVIFa

11、rward辑送带前逑12常熟理工学院2.3.2plc控制机器人的I/O 口接线图自动黃-RobotAuto1竺5阳1-Moi&FOnSia>:*+RB1/1.2亠0閃-9nCde*RBV1 2y 112机理人故障RctOtFuK*RB1?1 3旦O 133RobdlAtHonw*RB11.3上O出H>HJ+*RBt.RC-XSH:G*RB1i1 4-O 朋»Jlk*RBT.FlC-XSM：7+RB1/15上Y 116弄柿程序号-WailProgrann+RBV1 5-O 13-7-/LxJ反嵋祎厚号t'InProgrannl6"叫 阳用協秤FT弓

12、2-inProgranr卡普貝©1门c6，亠0 14 !未通入暮厚斂'OutOfSoy 1+RB1/1 7”丄£O M.2奉更入舂呼般2-OuiOfSesz*RB1H 7W 3*声入释辱段3心to他前*+rbih b»壬0加*RB1/2 1-RoixHSlaptFlBA 停 LiQ3. Q+RB1/2-2 MotorOn机人上建Q3 Z 0*REJl/7.3-StQiiCycJsQ3 3 0-2FfiulHesul故啤住C加A0TI*c 2MHD rAr、+RBKRC XS12：5备用03 5 0+RB1/2J*RR1RC XS12 6*用0S6 O-*R

13、BY总 5+*RBVRC XS12 7罢用Q3T O-卄RB126-PxogramVaiLid丹冷潇认C 3L+WT1-备n 3MvwI Q4.Q O-10*RB1;7 6S*r)dP*«jri蚩邃祥序号1CM.! Q-144M-RBt.C2.7-SendProgram2发迖氏序好2Q42O_Q；r2+RBT/2 7尽tans（呵1允许滥巧提序蚣t仙 3 O-13+RB1Z2S3tiid54j5j2記忡送庁程序饕#04斗o*RBl/2 8-StarlSegS克许丘疔艸尽附315常熟理工学院三.PLC程序设计3.1控制流程中转台AS1检测有信号2 启动 RB，执行 Segment1ST

14、03 RB从中转台抓件3 RB执行Segment1完成打磨机，砂轮机运行4 RB 执行 Segment2RB抓取工件去打磨机，打磨两个角，砂轮机打磨平顶5 RB执行Segment2完成-打磨机，砂轮机停止运行RB 执行 Segment3皮带机上无工件,RB过去放工件7RB执行Segment3完成回HOME位等待下一个程序号END3.2系统pic和机器人的I/O分配输入1输出QI0.5手动模式Q0.5自动指示柱灯（绿色）I0.6自动模式Q0.6手动指示柱灯（黄）I0.7自动启动Q0.7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I1.2故障复位Q2.0打

15、磨机运行I1.4急停正常Q2.1砂轮机运行I1.5安全门正常Q2.2输送带前进I2.2工件传感器1Q3.0机器人停止XS12.1I3.0机器人自动XS14.1Q3.1机器人上电XS12.2I3.1机器人上电XS14.2Q3.2启动机器人XS12.3I3.2机器人系统运行XS14.3Q3.3故障复位机器人XS12.4I3.3机器人故障XS14.4Q3.7程序确认XS12.8I3.4机器人在原点XS14.5Q4.0发送程序号1XS13.1I3.7机器人等待程序号XS14.8Q4.1发送程序号2XS13.2I4.0机器人进行程序1XS15.1Q4.2允许运行程序段1XS13.3I4.1机器人进行程序

16、2XS15.2Q4.3允许运行程序段2XS13.4I4.2机器人不在程序段1XS15.3Q4.4允许运行程序段3XS13.5I4.3机器人不在程序段2XS15.4I4.4机器人不在程序段3XS15.518常熟理工学院3.3程序分析3.3.1机器人程序号ST02 RB与ST03 RB无干涉，中转台 有工件"J&U酬1122iFXllQttfnihM160PO_ErtRbiSeg1V200&QPOFwFrfJbSeaSV3QG7.2(fil'ti机務人芫呢軽i?段s1HS£3ArikfiET.MlD# FXlkMtf n:M15.0M20.1ourRbf

17、togVE20019常熟理工学院#常熟理工学院冋络15I金动机魯人朗卿 M人到中涨丽AS112.2AutgRurModtM1Q2>O_ERb$rglV2WtORbiuoRirrtgM2Q0RblrtProgl14.0'RhSt*tSftffl04 23.3.2机器人程序段一STO2 RB与STO3 RB无干涉：中转台有T件卜RUnftoa! 14 0 PO EnR'V200G0AS1J2.2 RtA4oRuN;M20 0 AdoRurMN;M1D2 Rb$ttftSegl;Q42_ < )3.3.3机器人程序段二打曆机与砂轮机在转动+Imic岂功机忍段序园2机脣人去

18、打瓷乩RblnProgl:UOMllRuiQZOEM1RiaQ2.1 RbAuoRu" M20.Q AtoRuiM M1Q.2 RbSt4rtSeg2 Q4 3I 1IIIIIf>11 II IJ 1i 1 JIhsi刪±0M102倉动延行EMIRunQ21邈啊Mill RunQ10五毘机延行AbMoRirhjM200.机養自功运養RbtnPnoglMO机舊入谜帝呈序1RbSlarrSeg2G43334机器人在程序段三皮帯机不运动皮带机上无工怡RH 17RblnPtogl.H.O CVlFofwat±Q2 2 PO_Sf*V20O&4 RtAiioR

19、u" MMl0 AutofiirWMItl? FlbSlartSe04 4T I1 IH * I1 III IC )純|地竝1io1AutoR unModeM1Q2tVlForw«dQ2Z輸岳希Si遢POJwftSlV200B4焙工慢工件感应1IM 200VL3A自动运行中flblnPtosl114.0扎吉人世讦瑾帛1(FlbSianSeg34四. 机器人仿真与示教编程4.1RobStudio软件介绍RobotStudio是瑞士 ABB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

20、模拟优化现有的机器人程序。Robot Studio包括如下功能：CAD 导入、Auto Path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、VBA功能、直接上传和下载、缺点，就是只支持本公司品牌机器人， 机器人间的兼容性很差。其界面如下图 4-1所示：图4-1仿真界面4.2robstudio仿真案例打开robot studio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。5八F-g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。J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control p

21、anel （控制面板），再选择Ianguage可将语言改为中文。比什喝中fiLK±柚MU宜"“邮GkVIvrima ；l ：r"：4t后2&6自 u 尸-aEI&lA-Jf -FlHimII IMtfi加（砂22常熟理工学院#常熟理工学院点击程序编辑器，提示创建新的程序。七 iTr«ce iOifiH T_U I/ KUflrii.LWi口骨*1声PROC 鼻5()<SMT>ENDPRQCEHDNODULE*T*1«*# =寸：哺I* ton#常熟理工学院#常熟理工学院点击画面中的例行程序，在出现的界面中的左下角的“

22、文件”中选择“新建例行程序”分别创建“ main”、“home”、“routine”、“csh”共四个例行程序。X13；HT IVBt/Ua-lhAiE*Mh£J*rML 4 1* ta双击“ home”例行程序，在界面中点击添加指令再点击movej，点击程序中的,新建一个位置点P10才023常熟理工学院选中“ P10”，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“ common”, 在下拉菜单中选择“ settings”，在点击其中的“ Accset”和“ Velset”。Accset

23、是设置的机械臂的加速度，而 Velset设置的是机械臂的速度。 sift 遠.VfllSet 100r 5000:ENDPROCPROCAccset 100 r返回例行程序，双击“ Routinel”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 将该点设置为P20.在工件上需要进行弧形运动，所以，点击添加指令中的“ MoveC ”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 MoveC指令中的P30和P40, 这两个点和P20共三个点可形成一个圆弧。25常熟理工学院#常熟理工学院将焊接头移至工件下一个点，因为两点

24、之间是直线运动，所以选择MoveL指令,并将该点设置为P50。#常熟理工学院#常熟理工学院以此类推，将工件上的所有点都在程序中设置好。如图所示26常熟理工学院抽时*n -V100DMcveCMoveLMoveL>' II4MIMOVftLENI7FROCMovecHcveLp40r vll V1000, ggvlOOD< 1 vlOQO,V1000観*PROC Rontinel )Move J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MoveL指令，修改位置点设置，点击功能按钮，选择 Off

25、s功能，如图所 示，括号中第一个设置为你选择的参照点，即工件的最后一个点，后面的三个则分 别代表工具的X、丫、Z轴，我们选择工具向上移动即在 Z轴上移动，X、丫轴为0<Q,1 ?*si r=V即tall二 iTd： m l«<Xp20r viooo, flne4FT *? kUn>HfWBBI jt盘春事芸HttXfeijNRMfiMfftil«itnp301 p40 ,r vlOOO r finej p50f vlOOO, finej tool* p70 ,r vlOOO, j vlDOO fine,p90d vlOOO, fine, tool pioo

26、, vioao, fine, tooOffs100,0,0,50)f V10U I対027常熟理工学院#常熟理工学院编写好轨迹程序后，开始编写主程序“ main”在添加指令中选择“ ProcCall”#常熟理工学院28常熟理工学院指令即调用子函数。#常熟理工学院做完上述所有步骤后，程序编辑完成，点击“调试”按钮，选择“PP移至Main ”，点击虚拟示教器右侧的“ Enable”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4.2仿真案例的操作，先编写一个rhome子程序，是机器人在原点的程序。在子程序中添加 MoveAbsJ, jHome,v1

27、00,fine,tGripper;如图 4-1图4-1机器人在原点当工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routi ne1,在程序中添加 MoveJ P1,V500,z200, tGripper;MoveJ P2,V500,z50, tGripper; MoveL Ppickpos,V500,z50, tGripper;当机器人在 pickpos 位置时，夹爪夹紧，在子程序下方编写set Gripper;如图4-2所示：图4-2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

28、，接 着便开始进入程序段二进行工件的打磨，如图4-3 :图4-3机器人打磨当程序段二完成后，打磨机，砂轮机关闭，传送带启动，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4-4 :图4-4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灯测试|肚淀出机器人培训演示ST3上聲試黄曲力轉様工程需处輻色MUVHMi MEWVCA i'Mwl IMMA 4» Ll»上件克成帆簿人执讦放件'机器人返利尧成老停手动自动-吕胡运程做律二槪障一本地报警儈息主控信号电机运行机器人丰冏1面31常熟理工学院#常熟理

29、工学院本站有一个打磨机，一个砂轮机，一个皮带机#常熟理工学院电机手动操作画面:。启动点动点动32常熟理工学院#常熟理工学院报警信息主控信号电机运行机器人主1B：面孚豹I貝动I曾|冬程 放陌板环I二T_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）主控信号： 本站和主PLC之间的交换信号;n主

30、控信号狀态二 出!虫旣张SS!睫!！0->PLC：FLCl->rtjCO心斛恥曰馬二悄平雅樓式序新禹曲冲样科棉1整工诗垃成弊序酸：二內羊歎事式*成科啤臣；主检自功權或肓二立匾歴塑戎兀工论芫战程序应：二也口昱幔武乜曲序段J宜陀自為屛为:说也耳復式乙工收氏战些序疑二応二芦曲第工件MI1恫工说芋动橋式旨工咗E花廿序聲二拉一饕故障工件检瞬舶工谊自衲搀玄目工他克垃程序酬:垃占豺住汁椁代16 1诗二応甲寻科妁打开到伍卅工發n动远抒前匚也工母旳剧1后二也工畔趙刮賀1汩UH反位巴豈: 如了讣央千葩自斑石弐报警信息主揑信号机器人主画面枚输二加障一 1本地|5）机器人:#常熟理工学院机器人信号状态讥赛

31、人F动很史乩毋人遴好程序1机盎人已上电乩器人谨斷程序2畑扎寿甄启动口鹉只运打險虬藩人故障机器人迄軒段2覘藩人总空点乩践人楚行穩3阴1备用机黔人等荷径序号机M人-PLC嘩止&盘人发选殺序号1岌送机器人上电发送雄序号2百动鞭序股1发送故璋龔便启动程序段2备用启动检序段冬备用备用崔序号确认PIT 厂刖手动自动启动iM呈故詹一啟陆*1-対1报誓信忌主控信号机器人主画面33常熟理工学院#常熟理工学院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:灯测试杀统退出报警信息'上之就丢祜力科Mt工处旬E iIhImAHM ivnHMMCALIMmbMMI E . I_H>#

32、常熟理工学院#常熟理工学院报警信息机器人 主1EV面#常熟理工学院六. 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 SIEMES315 PN-DPPLC做主站，5个224 PLC做 从站，每一个224 PLC控制一个工作站，工作站与工作站之间转递信号通过EM277通讯模块与315 PN-DPPLC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ABB机器人中，除了工站一机器人是IRB120,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