第六章 立库工作站工业机器人系统集成

6.1.1立库工作站主要组成单元及工作流程介绍情景导入1、立体仓库立体仓库仓储单元两行三列共6个仓位，采用铝型材作为结构支撑；每个仓位可存储1个轮毂零件；仓位托盘可由气动推杆驱动推出和缩回；仓位托盘底部设置有传感器，可检测当前仓位是否有零件；每个仓位都用来表明当前仓位仓

储状态的指示灯，以及标识仓位编号。2、轮毂零件轮毂零件铝合金材质，五幅轮毂缩比零件；轮辋直径为102mm，最大外圈直径为114mm，轮辋内圈直径为88mm，轮毂直径为28mm，整体厚度为45mm，轮辐厚度为16mm；正面设计有可更换的数控加工耗材安装板，直径为37mm，厚度为8mm，塑料材质；零件正面、反面均设计有定位槽、视觉检测区域、打磨加工区域和二维码标签位置3、远程I/O模块远程I/O模块支持ProfiNet总线通信；最多支持适配I/O模块数量为32个；最大传输距离为100m（站站距离），最大总线速率为100Mbit/s；附带数字量输入模块为3个，单模块8通道，输入信号类型为PNP，输入电流典型值为3mA，隔离耐压为500V，隔离方式为光耦隔离；附带数字量输出模块为4个，单模块8通道，输出信号类型为源型，驱动能力为500mA/通道，隔离耐压为500V，隔离方式为光耦隔离；在工作台台面上布置有远程I/O适配器的网络通信接口，方便接线4、工作台仓储单元1）铝合金型材结构，工作台式设计，台面可安装功能模块，底部柜体内可安装电气设备；

2）台面长为680mm，宽为680mm，厚为20mm；底部柜体长为600mm，宽为600mm，高为

700mm；底部柜体四角安装有脚轮，轮片直径为50mm，轮片宽度为25mm，可调高度为10mm；工作台面合理布置着线槽，方便控制信号线和气路布线，且电、气分开；底部柜体上端和下端四周安装有线槽，可方便电源线、气管和通信线布线；7）底部柜体门板为快捷可拆卸设计，每个门板完全相同可互换安装5、轮毂工作流程轮毂从立库单元出库根据任务要求完成相应动作；工业机器人快换工具的正常使用；轮毂产品的正常拾取；轮毂产品准确放置。3、知识回顾本章节我们讲述的是立库工作站主要组成单元。立体仓库的材料及作用，轮毂零件以及工做台面，立库单元的作用存储轮毂零件，并配合机器人进行工作。6.1.2

立库工作站出入I

O信号配置与库程序设计情景导入仓储单元轮毂出入库工作流程1、轮毂出入库工作流程轮毂出入库工作流程轮毂出入库工作流程如图“轮毂出入库工作流程”所示。在轮毂出入库之前，需将执行单元中

的工业机器人恢复成安全姿态；然后，执行单元

利用滑台模块平移至仓储单元操作位置，此时仓

位绿色信号灯亮；仓储单元将放置有轮毂的仓位

托盘推出；工业机器人从仓位托盘上取出轮毂零

件；工业机器人恢复安全姿态；停留一点时间后，仓位托盘缩回，此时工位信号红色信号灯亮，轮

毂零件的出入库过程完成。2、建立HOME点HOME点位置HOME点为机器人程序的工作安全点，在工作台上我们一般选择HOME点的参数为（0，-30，30，90，0）为机器人的HOME点。3、取工具取用工具PROC

GetGrip()MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;Rservo

740;MoveJ

p10,

v1000,

fine,

tool0;MoveL

p20,

v100,

fine,

tool0;WaitTime

0.5;Reset

do0;WaitTime

0.5;MoveL

p30,

v100,

fine,

tool0;MoveL

p40,

v100,

fine,

tool0;MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;ENDPROC编写去工具程序GetGrip4、放工具取用工具PROC

PutGrip()MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;Rservo

740;MoveJ

p40,

v1000,

fine,

tool0;MoveL

p30,

v100,

fine,

tool0;MoveL

p20,

v100,

fine,

tool0;WaitTime

0.5;Set

do0;WaitTime

0.5;MoveL

p10,

v100,

fine,

tool0;MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;ENDPROC编写去工具程序GetGrip5、抓取轮毂零件抓取轮毂零件PROC

Getpack04()MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;Rservo

400;Set

do2;WaitTime

0.5;MoveJ

p50,

v1000,

fine,

tool0;MoveL

Offs(p60,0,0,30),

v100,

fine,

tool0;MoveL

p60,

v100,

fine,

tool0;WaitTime

0.5;Reset

do2;WaitTime

0.5;MoveL

Offs(p60,0,0,30),

v100,

fine,

tool0;MoveJ

p50,

v1000,

fine,

tool0;MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;ENDPROC6、PLC程序轮毂出入库信号灯控制程序当工位上的光电传感器感应到轮毂时，

I1.0接通，输出工位1绿色信号灯Q1.1。当工位上的光电传感器没有感应到轮毂时，

I1.0闭合，停止输出工位1绿色信号灯Q1.1，同

时利用RLO取反指令，输出工位1红色信号灯Q1.0。6、PLC程序轮毂出入库程序设计当工位上的光电传感器感应到轮毂时，

I1.5接通；此时若工业机器人请求I12.0接通，则置位输出工位6伸缩气缸Q3.5和工位6取出记忆

M333.1。当工位6伸缩气缸推出到位时，气缸伸出到位信号I2.5闭合，PLC给工业机器人发送工位6允入信号M222.1和仓储单元允入信号M222.0。当工业机器人发送RB取料完成信号I12.1给

PLC时，I12.1接通。输出工位6伸缩气缸Q3.5、工位6允入信号M222.1和仓储单元允入信号

M222.0复位。7、I/O信号配置硬件配置仓储单元信号连接图硬件内，系统与PLC接线：西门子PLC（主站）与FR8210适配器通过ProfiNet通信线缆连接，一般使用百兆网线即可。软件内，博图设备组态以太网地址与硬件设备的地址相同。8、仓储单元系统输入/输出立库工作站I/O系统连接图轮毂仓储单元的操作过程由具体的I/O系统控制，其具体的控制连接如图”立库工作站I/O系统连接图”所示。7、知识回顾本章节我们学习了立库工作站出入IO信号配置与库程序设计，了解了出入库流程的编写方式，以及如何搭建程序的编写框架，并对程序进行合理的运用，需要好好复习，并做好下一章的预习。6.2.1工具坐标系的建立情景导入1、模式定义示教器调整为手动模式，然后单击“主菜单”图标，单击“手动操作”选项，如图”模式定义“所示。模式定义2、新建工具坐标新建工具坐标在弹出的界面中，单击“工具坐标”选项；在弹出的界面中，单击“新建”按钮，如图”新建工具坐标“所示。3、编辑工具坐标编辑工具坐标在弹出的界面中的“名称”文本框中输入工具名称“tool1”，单击“确定”按钮，完成工具的建立；选中“tool1”选项，单击“编辑”下拉列表中的“定义”选项，如图”编辑工具坐标“所示。4、设定TCP设定TCP在弹出的界面中，单击“方法”下拉列表，选择“TCP和Z，X”选项，使用六点法设定TCP；选择合适的手动操纵模式，如图”设定TCP”所示。5、抓取轮毂零件位姿修改按下使能按钮，操作手柄靠近固定点，作为第一个点，单击“修改位置”完成第一点的修改，如图”位姿修改“所示，按照上述的操作依次完成点2、点3、点4的修改。修改的点要不相同，且各点间摆动的角度要大。6、延伸器点X轴定义延伸器点X轴定义控制工具参考点以点4的姿态从固定点移动到TCP的+X轴方向；单击“修改位置”按钮，完成延伸器在X轴方向的定义，如图”延伸器点X轴定义“所示。7、延伸器点Z轴定义延伸器点Z轴定义控制工具参考点以点4的姿态从固定点移动到TCP的+Z方向；单击“修改位置”按钮，完成延伸器在Z轴

方向的定义。选中“确定”按钮，查看误差，误差值越小越好，但要以实际验证效果为准，单击“确定”按钮，如图”延伸器点Z轴定义“所示。9、工具坐标设置工具坐标设置选中“tool

1”选项，然后执行“编辑”→“更改值”命令，弹出更改值菜单，单击箭头向下翻页，将“mass”的值改为工具的实际重量（单位为kg）；编辑工具中心坐标X轴、Y轴、Z轴，以实际为准最

佳，单击“确定”按钮，完成工具坐标定义，如图”工具坐标设置“所示。8、重定位操作重定位操作7、知识回顾1、模式定义2、新建工具坐标3、编辑工具坐标4、设定TCP5、抓取轮毂零件6、延伸器点X轴定义7、延伸器点Z轴定义9、工具坐标设置8、重定位操作6.2.2

工件坐标系的建立情景导入设置工件坐标定义属性1、设置工件坐标设置工件坐标在ABB示教器的主菜单中单击“手动操作”选项，在“手动操作”界面中单击工件坐标中的“wobj0…”选项（默认工件坐标为wobj0），wobj0是以工业机器人本体的基坐标建立而成的。若需新建一个工件坐标，则单击“新建”按钮，如图”设置工件坐标“所示。2、定义属性定义属性工件坐标声明属性设置。使用声明来改变工件变量在程序模块中的使用方法，设置好相应声明属性后，单击“确定”按钮；执行“编辑”→“定义”命令，如图”定义属性“所示。3、设置用户校正设置用户校正在弹出的界面中，选择合适的用户方法，此处选择三点法定义，即X1、X2、Y1三点；将“用户方法”设置为“3点”后，手动操作工业机器人的工具参考点，使其靠近定义工件坐标的X1原点，将此点作为工件坐标的起点。单击“修改位置”按钮，将X1点记录下来，如图”设置用户校正“所示。4、设置三点位置设置三点位置手动操作工业机器人的工具参考点，使其靠近定义工件坐标的X2点，并将此点作为工件坐标的点2，单击“修改位置”按钮，将X2点记录下来，如图6-24所示。手动操作工业机器人的工具参考点，使其靠近定义工件坐标的Y1点，完成位置修改。单击“确定”按钮后，即可完成三点位置设定。5、设置完成坐标系参数完成工件坐标系设置三点位置设定确定后，系统弹出确认校准数据界面，单击“确定”按钮即可生效，如图”完成工件坐标系设置“所示6、知识回顾1、设置工件坐标2、定义属性3、设置用户校正4、设置三点位置5、设置完成坐标系参数6.3.1

立库工作站P

L

C与机器人程序的设计情景导入仓储轮毂出库过程（a）仓位托盘伸出（b）抓取轮毂（c）1号仓位托盘缩回（d）轮毂送往下个工作站1、判断立库仓位中有无轮毂仓储判断程序IF

"ib2"

=

1THENIF

"c1"

THEN"qb"

:=

7;ELSE"qb"

:=

8;END_IF;END_IF;IF

"ib2"

=

2

THENIF

"c2"

THEN"qb"

:=

7;ELSE"qb"

:=

8;END_IF;END_IF;IF

"ib2"

=

3

THENIF

"c3"

THEN"qb"

:=

7;ELSE"qb"

:=

8;END_IF;END_IF;IF

"ib2"

=

4

THENIF

"c4"

THEN"qb"

:=

7;ELSE"qb"

:=

8;END_IF;

END_IF;

IF

"ib2"

=这是仓储的判断程序，机器人在移动到相应的位置会对PLC发出轮轨抓取请求，然后经PLC判断仓储中是否有轮毂零件，若有则发号“db”为7，若无则发信号“db”为8。2、判断机器人请求抓几号仓轮毂请求抓取轮毂判断IF

"ib"

>=

1

AND

"ib"

<=

6

THEN#H

:=

2

**

("ib"

-

1);"仓储气缸":=#H;END_IF;IF

"ib"

=

9

THEN"仓储气缸":=0;END_IF;机器人发出抓取轮毂的请求，PLC再按照抓取轮毂的要求，将仓位信息赋值到变量“仓储气缸”中，并按照请求弹出相应的仓位。若信号“ib”值为9时变量“仓储气缸”值变为0，这是复位的初始状态。3、气缸弹出检知气缸检知"R_TRIG_DB"(CLK:="仓储气缸1"=1);"R_TRIG_DB_1"(CLK:="仓储气缸2"=1);"R_TRIG_DB_2"(CLK:="仓储气缸3"=1);"R_TRIG_DB_3"(CLK:="仓储气缸4"=1);"R_TRIG_DB_4"(CLK:="仓储气缸5"=1);"R_TRIG_DB_5"(CLK:="仓储气缸6"=1);这个为气缸检知，”R_TRIG”为上升沿检测指令，在目标变量由0编程1时，第一个周期的上升沿时他会发出新信号。4、仓储弹出信息判断仓储弹出信息判断程序IF

"R_TRIG_DB".QTHENIF

"c1"

THEN#G[1]

:=

1;ELSE#G[1]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_1".QTHENIF

"c2"

THEN#G[2]

:=

1;ELSE#G[2]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_2".QTHENIF

"c3"

THEN#G[3]

:=

1;ELSE#G[3]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_3".Q

THENIF

"c4"

THEN#G[4]

:=

1;ELSE#G[4]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_4".Q

THENIF

"c5"

THEN#G[5]

:=

1;ELSE#G[5]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_5".Q

THENIF

"c6"

THEN#G[6]

:=

1;ELSE#G[6]

:=

2;END_IF;END_IF;这是仓储弹出信息判断程序，在机器人抓取完成后判断是否要缩回气缸，若在没有这个判断检知的情况下，仓位气缸将无法缩回。5、仓储PLC变量复位仓储PLC变量复位"IEC_Timer_0_DB".TON(IN:="仓储气缸"=0,PT:=T#2.2s);IF

"IEC_Timer_0_DB".Q

THEN#G[1]

:=

0;#G[2]

:=

0;#G[3]

:=

0;#G[4]

:=

0;#G[5]

:=

0;#G[6]

:=

0;END_IF;这是PLC的仓储模块的复位程序，在变量“仓储气缸”为0时，延时2.2s后将需要归零的变量全部归零，回到初始状态6、轮毂抓取与放置程序设计机器人判断抓取程序PROC

Rgethub()MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

fine,

tool0;SetGO

OUT,

1;WaitDI

8

;IF

IN

=

1

THENhubnum

:=

1;Rservo

400;ELSEIF

IN

=

2

THENhubnum

:=

2;Rservo

570;ELSEIF

IN

=

3

THENhubnum

:=

3;Rservo

740;ELSEIF

IN

=

4

THENhubnum

:=

4;Rservo

400;ELSEIF

IN

=

5

THENhubnum

:=

5;Rservo

570;ELSEIF

IN

=

6

THENhubnum

:=

6;Rservo

740;ENDIF//工业机器人姿态回归初始位////工业机器人输出组信号1////等待PLC输入组信号8////如果PLC输入组信号1,则执行下列程序////hubnum赋值1////伺服轴运动到400rad/min////如果PLC输入组信号2,则执行下列程序////hubnum赋值2////伺服轴运动到570

rad/min////如果PLC输入组信号3,则执行下列程序////hubnum赋值3////伺服轴运动到740

rad/min////如果PLC输入组信号4,则执行下列程序////hubnum赋值4////伺服轴运动到400

rad/m