工业机器人生产实训-打磨工站

1、生产线控制技术综合实训I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目录一.产线控制系统介绍与调试 错误味指定书签。产线控制系统介绍 错误味指定书签。产线运行前的调试 错误味指定书签。消除H

2、MI报警 错误 味指定书签。调试示教器 错误味指定书签。二.单元控制系统硬件介绍 错误味指定书签。控制柜构成部分 错误味指定书签。空开的作用 错误味指定书签。的选择 错误味定义书签。通讯模块EM277 错误!未指定书签。机器人打磨单元部分 错误味指定书签。电气接线I/O分析 错误味指定书签。控制灯以及电机的I/O 口接线图 错误味指定书签。控制机器人的I/O 口接线图 错误味指定书签。三.PLC程序设计 错误味指定书签。控制流程 错误味指定书签。系统plc和机器人的I/O分配 错误味指定书签。程序分析 错误味指定书签。机器人程序号 错误味指定书签。机器人程序段一 错误味指定书签。机器人程序段二

3、 错误味指定书签。机器人在程序段三 错误味指定书签。四.机器人仿真与示教编程 错误味指定书签。软件介绍 错误味指定书签。仿真案例 错误味指定书签。示教编程及运行过程 错误!未指定书签。五.上位机人机界面监控 错误!未指定书签。六.收获与体会 错误味定义书签。七.参考文献 错误味指定书签。. 产线控制系统介绍与调试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EM277®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

4、其相对 应地机器人单元，如图1-1。五个ABBW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，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 系统构成分布图 1-2 网络分布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。上电后，控制面

5、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，程序编辑器一调试一PP例行程序- MOVEHOM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main,按下使能键，听到“啪” 的一声操作成功，再将

6、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，整条产线便开始运步。图 1-5 操步步骤工单元控制系统硬件介绍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奠块，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控制柜内部图开关作用QF2插座QF4机器人开关QF5整理块开关CV1QF1打磨机开关MI1QF1砂纸机开关

7、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 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

8、还选用了扩展模块 EM224,增加I/O的数量。 EM277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。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-

9、2打磨砂轮传送带图2-2电容式传感器电气接线 I/O 分析如图 2-3,I0 口和 I1 口基本上都被用来作为按钮以及开关的控制，为传感器信号输入，分别为三色灯自动，手动， 故障复位指示灯；和控制柜上启动和故障指示灯； 分别为三给电机打磨、砂轮、传送带。三.PLC程序设计控制流程1 ST02 RB放件完成离开中转台AS1检测有信号启动RR执行SegmentlST03 RB从中转台抓件3 RB执彳S Segmentl 完成打磨机，砂轮机运行4 RB执彳S Segment2RB抓取工件去打磨机，打磨两个角，砂轮机打磨平顶5RB执彳亍Segment2完成-打磨机，砂轮机停止运行6- RB执行 Seg

10、ment3皮带机上无工件，RB过去放工件7 RB执行Segment3完成回HOMEB等待下一个程序号END系统plc和机器人的I/O分配输入I输出Q手动模式自动指示柱灯（绿 色）自动模式手动指示柱灯（黄）自动启动故障指示柱灯（红）本地模式自动启动指示远程模式故障指示故障复位打磨机运行急停正常砂轮机运行安全门正常输送带前进工件传感器1机器人停止机器人自动机器人上电机器人上电启动机器人机器人系统运行故障复位机器人机器人故障程序确认机器人在原点发送程序号1机器人等待程序 号发送程序号2机器人进行程序1允许运行程序段1机器人进行程序2允许运行程序段2机器人不在程序段1允许运行程序段3机器人不在程序段2

11、机器人不在程序段3程序分析四.机器人仿真与示教编程软件介绍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、VBAa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仿真界面仿真案例打开robot studio 软件，按照上节所讲，摆放好机器人、

12、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controlpanel （控制面板），再选择language,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“ main”、"home'、"routine "、“csh”共四个例行程序。双击“hom3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选中“

13、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P1C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是设置的机械臂的加速度，而 Velset设置的是机械臂的速度。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P2C.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

14、圆弧的另一个端点，分别将其设置为MoveC旨令中的P3C和P4C,这两个点和P2C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MoveL指令，并将该点设置为P50。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MoveL指令，修改位置点设置，点击功能按钮，选择 Offs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、 Y、 Z 轴，我们选择工具向上移动即在Z 轴上移动，

15、X、 Y 轴为 0。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“ 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。示教编程及运行过程按照仿真案例的操作，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,v100,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

16、器人开始夹取工件，此时可以编写一个子程序routine1, 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，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

17、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）主控信号： 本站和

18、主PLC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 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

19、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ABBa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，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plc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，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 AB您司的专门仿真软件robstudio,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S7-300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