工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)-打磨工站

..《生產(chǎn)線(xiàn)控制技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)》評(píng)分表課程名稱(chēng)：生產(chǎn)線(xiàn)控制技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)題目：產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)機(jī)器人模擬打磨班級(jí)：ZB02151學(xué)號(hào)：30姓名：班級(jí)：ZB02151學(xué)號(hào)：42姓名：班級(jí)：ZB02151學(xué)號(hào)：29姓名：項(xiàng)目評(píng)分比例得分平時(shí)25%報(bào)告45%答辯30%成績(jī)指導(dǎo)老師：年月日常熟理工學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院《生產(chǎn)線(xiàn)控制技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)》報(bào)告題目：產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)機(jī)器人模擬打磨姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：ZB02151指導(dǎo)教師：起止日期：2017/1/3-2017/1/11目錄一.產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)介紹與調(diào)試41.1產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)介紹41.2產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行前的調(diào)試5消除HMI報(bào)警5調(diào)試示教器6二.單元控制系統(tǒng)硬件介紹72.1PLC控制柜構(gòu)成部分7空開(kāi)的作用7的選擇8通訊模塊EM27782.2機(jī)器人打磨單元部分82.3電氣接線(xiàn)I/O分析9控制燈以及電機(jī)的I/O口接線(xiàn)圖9控制機(jī)器人的I/O口接線(xiàn)圖11三.PLC程序設(shè)計(jì)133.1控制流程133.2系統(tǒng)plc和機(jī)器人的I/O分配143.3程序分析15機(jī)器人程序號(hào)15機(jī)器人程序段一15機(jī)器人程序段二153.3.4機(jī)器人在程序段三16四.機(jī)器人仿真與示教編程164.1RobStudio軟件介紹164.2robstudio仿真案例174.3示教編程及運(yùn)行過(guò)程22五.上位機(jī)人機(jī)界面監(jiān)控24六.收獲與體會(huì)27七.參考文獻(xiàn)28一.產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)介紹與調(diào)試1.1產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)介紹該產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)由一個(gè)SIEMES315PN-DPPLC做主站,5個(gè)224PLC做從站,每一個(gè)224PLC控制一個(gè)工作站,工作站與工作站之間轉(zhuǎn)遞信號(hào)通過(guò)EM277通訊模塊與315PN-DPPLC連接,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)溝通如圖1-2。每個(gè)PLC從站控制與其相對(duì)應(yīng)地機(jī)器人單元,如圖1-1。五個(gè)ABB機(jī)器人中,除了工站一機(jī)器人是IRB120,其余四個(gè)工站都是IRB1400,五個(gè)工位分別實(shí)現(xiàn)了上料的搬運(yùn),工件的焊接,工件打磨,對(duì)打磨后工件的瑕疵檢測(cè),負(fù)責(zé)料件成次品的分揀。出于安全考慮,每個(gè)工位的報(bào)警按鈕在PLC中都是串聯(lián)的,所以只要有一個(gè)報(bào)警,整個(gè)產(chǎn)線(xiàn)都會(huì)報(bào)警。圖1-1系統(tǒng)構(gòu)成分布圖1-2網(wǎng)絡(luò)分布1.2產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行前的調(diào)試在運(yùn)行機(jī)器人之前,首先要把各控制柜的報(bào)警信息消除,然后將機(jī)器人調(diào)到原點(diǎn)位置以及將示教器調(diào)到main函數(shù)位置。首先打開(kāi)各個(gè)控制柜的上電按鈕,由于調(diào)試時(shí)每個(gè)工位調(diào)試的步驟都是一樣,在這里我就以工位三為例調(diào)試一下。1.2.1消除HMI報(bào)警上電后,控制面板和三色燈上會(huì)出現(xiàn)紅色報(bào)警信號(hào),所以先要消除報(bào)警信息?，F(xiàn)將控制柜上的一排按鈕開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)和本地模式如圖1-3；圖1-3手動(dòng)和本地模式此時(shí)點(diǎn)下人機(jī)界面上的報(bào)警信息會(huì)出現(xiàn)圖1-4報(bào)警畫(huà)面,按下復(fù)位按鈕后再按下,直至所有報(bào)警信號(hào)消失。圖1-4人機(jī)界面報(bào)警信息1.2.2調(diào)試示教器在報(bào)警信息解除后,調(diào)試示教器,先把機(jī)器人控制柜打到手動(dòng),緊接著手握示教器,點(diǎn)擊左上方,再按如下圖1-5步驟操作,程序編輯器—調(diào)試—PP例行程序—MOVEHOME—使能鍵,按下使能鍵不松開(kāi)再按下啟動(dòng)按鈕,聽(tīng)到"啪"的一聲表明操作成功,此時(shí)松開(kāi)使能鍵。再調(diào)示教器上的PP至main,按下使能鍵,聽(tīng)到"啪"的一聲操作成功,再將機(jī)器人控制柜打到自動(dòng),PLC控制柜上也打到自動(dòng)和遠(yuǎn)程模式。再回到PLC0總控制柜上按下啟動(dòng)和復(fù)位按鈕,然后回到工位上按下啟動(dòng)和復(fù)位按鈕直到上方的三色燈跳至綠色,表明調(diào)試已成功。調(diào)試成功后按下最前面的按鈕,整條產(chǎn)線(xiàn)便開(kāi)始運(yùn)作。圖1-5操作步驟二.單元控制系統(tǒng)硬件介紹2.1PLC控制柜構(gòu)成部分該單元控制柜里有13個(gè)空開(kāi),一個(gè)24V開(kāi)關(guān)電源,一個(gè)CPU224模塊,二個(gè)擴(kuò)展模塊EM223,一個(gè)通信模塊EM277,8個(gè)繼電器〔KAES1KAES2KAAS1KAAS2如圖2-1所示：圖2-1控制柜內(nèi)部圖2.1.1空開(kāi)的作用開(kāi)關(guān)作用QF2插座QF4機(jī)器人開(kāi)關(guān)QF5整理塊開(kāi)關(guān)CV1QF1打磨機(jī)開(kāi)關(guān)MI1QF1砂紙機(jī)開(kāi)關(guān)EM1QF1傳送帶開(kāi)關(guān)QF11PLCCPU供電QF12HMI供電QF13CUP輸入\輸出M02輸入\輸出M03輸入\輸出QF14控制面板、JB1接線(xiàn)箱、安全回路Q(chēng)F15伺服控制器1、伺服控制器2QF16機(jī)器人QF21M01輸出電源2.1.2CPU的選擇該單元選擇了CPU224,CPU224主機(jī)數(shù)量I/O點(diǎn)為14輸入/10輸出共24個(gè),擴(kuò)展能力強(qiáng),可連續(xù)7個(gè)擴(kuò)展模塊,最大可擴(kuò)展至168個(gè)數(shù)字量I/O或35個(gè)模擬量I/O點(diǎn)；13kb程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,6個(gè)獨(dú)立的30khz高數(shù)計(jì)數(shù)器,2路獨(dú)立的20hz高速緩沖輸出,具有pid控制,I/O端子排很容易整體拆卸,是個(gè)控制能力較強(qiáng)的控制器。另外由于I/O口數(shù)量有限,所以還選用了擴(kuò)展模塊EM224,增加I/O的數(shù)量。2.1.3通訊模塊EM277EM277是s7-200的智能擴(kuò)展模塊,由于本產(chǎn)線(xiàn)是利用profibus-dp進(jìn)行通訊,所以才會(huì)選則此模塊,profibus網(wǎng)絡(luò)通常有一個(gè)主站和若干個(gè)I/O從站,EM277只能做profibus-dp的從站,而不能做主站。2.2機(jī)器人打磨單元部分有一個(gè)IRB1410機(jī)器人以及對(duì)應(yīng)的機(jī)器人控制柜和示教器,一個(gè)打磨機(jī),一個(gè)砂輪機(jī),一個(gè)皮帶機(jī)組成如圖2-2,其間機(jī)器人感應(yīng)工件所選用的傳感器為電容式傳感器如圖2-3,電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,精度高,易于制造,一般用金屬做電極以無(wú)機(jī)材料做絕緣之承,能承受很大的溫度變化,高壓力,高沖擊,過(guò)載等。圖2-2打磨砂輪傳送帶圖2-2電容式傳感器2.3電氣接線(xiàn)I/O分析2.3.1plc控制燈以及電機(jī)的I/O口接線(xiàn)圖如圖2-3,I0口和I1口基本上都被用來(lái)作為按鈕以及開(kāi)關(guān)的控制,I2.2為傳感器信號(hào)輸入,Q0.5-Q0.7分別為三色燈自動(dòng),手動(dòng),故障復(fù)位指示燈；Q1.0和Q1.1plc控制柜上啟動(dòng)和故障指示燈；Q2.0-Q2.2分別為三給電機(jī)打磨、砂輪、傳送帶。2.3.2plc控制機(jī)器人的I/O口接線(xiàn)圖三.PLC程序設(shè)計(jì)3.1控制流程00自動(dòng)模式1ST02RB放件完成離開(kāi)中轉(zhuǎn)臺(tái)AS1檢測(cè)有信號(hào)2啟動(dòng)RB,執(zhí)行Segment1ST03RB從中轉(zhuǎn)臺(tái)抓件3RB執(zhí)行Segment1完成打磨機(jī),砂輪機(jī)運(yùn)行4RB執(zhí)行Segment2RB抓取工件去打磨機(jī),打磨兩個(gè)角,砂輪機(jī)打磨平頂END5RB執(zhí)行Segment2完成位打磨機(jī),砂輪機(jī)停止運(yùn)行6RB執(zhí)行Segment3皮帶機(jī)上無(wú)工件,RB過(guò)去放工件7RB執(zhí)行Segment3完成回HOME位等待下一個(gè)程序號(hào)3.2系統(tǒng)plc和機(jī)器人的I/O分配輸入I輸出QI0.5手動(dòng)模式Q0.5自動(dòng)指示柱燈〔綠色I(xiàn)0.6自動(dòng)模式Q0.6手動(dòng)指示柱燈〔黃I0.7自動(dòng)啟動(dòng)Q0.7故障指示柱燈〔紅I1.0本地模式Q1.0自動(dòng)啟動(dòng)指示I1.1遠(yuǎn)程模式Q1.1故障指示I1.2故障復(fù)位Q2.0打磨機(jī)運(yùn)行I1.4急停正常Q2.1砂輪機(jī)運(yùn)行I1.5安全門(mén)正常Q2.2輸送帶前進(jìn)I2.2工件傳感器1Q3.0機(jī)器人停止XS12.1I3.0機(jī)器人自動(dòng)XS14.1Q3.1機(jī)器人上電XS12.2I3.1機(jī)器人上電XS14.2Q3.2啟動(dòng)機(jī)器人XS12.3I3.2機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行XS14.3Q3.3故障復(fù)位機(jī)器人XS12.4I3.3機(jī)器人故障XS14.4Q3.7程序確認(rèn)XS12.8I3.4機(jī)器人在原點(diǎn)XS14.5Q4.0發(fā)送程序號(hào)1XS13.1I3.7機(jī)器人等待程序號(hào)XS14.8Q4.1發(fā)送程序號(hào)2XS13.2I4.0機(jī)器人進(jìn)行程序1XS15.1Q4.2允許運(yùn)行程序段1XS13.3I4.1機(jī)器人進(jìn)行程序2XS15.2Q4.3允許運(yùn)行程序段2XS13.4I4.2機(jī)器人不在程序段1XS15.3Q4.4允許運(yùn)行程序段3XS13.5I4.3機(jī)器人不在程序段2XS15.4I4.4機(jī)器人不在程序段3XS15.53.3程序分析3.3.1機(jī)器人程序號(hào)3.3.2機(jī)器人程序段一3.3.3機(jī)器人程序段二3.3.4機(jī)器人在程序段三四.機(jī)器人仿真與示教編程4.1RobStudio軟件介紹RobotStudio是瑞士ABB公司配套的軟件,是機(jī)器人本體商中軟件做的最好的一款。支持機(jī)器人的整個(gè)生命周期,使用圖形化編程、編輯和調(diào)試機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)建機(jī)器人的運(yùn)行,并模擬優(yōu)化現(xiàn)有的機(jī)器人程序。RobotStudio包括如下功能：CAD導(dǎo)入、AutoPath功能、程序編輯器、路徑優(yōu)化、可達(dá)性分析、虛擬示教臺(tái)、事件表、碰撞檢測(cè)、VBA功能、直接上傳和下載、缺點(diǎn),就是只支持本公司品牌機(jī)器人,機(jī)器人間的兼容性很差。其界面如下圖4-1所示：圖4-1仿真界面4.2robstudio仿真案例打開(kāi)robotstudio軟件,按照上節(jié)所講,擺放好機(jī)器人、工件的位置,并創(chuàng)建好工件坐標(biāo)系和機(jī)器人系統(tǒng)。在軟件界面上方的菜單欄中點(diǎn)擊控制器,選擇虛擬示教器,畫(huà)面中出現(xiàn)虛擬示教器。先將示教器打到手動(dòng)擋,點(diǎn)擊示教器左上角的主菜單,在其中選擇controlpanel〔控制面板,再選擇language,可將語(yǔ)言改為中文。點(diǎn)擊程序編輯器,提示創(chuàng)建新的程序。點(diǎn)擊畫(huà)面中的例行程序,在出現(xiàn)的界面中的左下角的"文件"中選擇"新建例行程序"分別創(chuàng)建"main"、"home"、"routine"、"csh"共四個(gè)例行程序。雙擊"home"例行程序,在界面中點(diǎn)擊添加指令再點(diǎn)擊movej,點(diǎn)擊程序中的"*",新建一個(gè)位置點(diǎn)P10選中"P10",點(diǎn)擊修改位置,由于機(jī)械臂的位置并未改變,就可將機(jī)械臂的原始位置設(shè)定為P10。返回例行程序,雙擊"csh"程序,點(diǎn)擊添加指令,在指令中點(diǎn)擊"common",在下拉菜單中選擇"settings",在點(diǎn)擊其中的"Accset"和"Velset"。Accset是設(shè)置的機(jī)械臂的加速度,而Velset設(shè)置的是機(jī)械臂的速度。返回例行程序,雙擊"Routine1"程序,進(jìn)行軌跡編程。在軟件中,利用手動(dòng)線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)方式和捕捉末端工具,將機(jī)械臂上的焊接頭移至圖中位置,并用上述方式將該點(diǎn)設(shè)置為P20.在工件上需要進(jìn)行弧形運(yùn)動(dòng),所以,點(diǎn)擊添加指令中的"MoveC"指令。在圓弧上找一點(diǎn)以及圓弧的另一個(gè)端點(diǎn),分別將其設(shè)置為MoveC指令中的P30和P40,這兩個(gè)點(diǎn)和P20共三個(gè)點(diǎn)可形成一個(gè)圓弧。將焊接頭移至工件下一個(gè)點(diǎn),因?yàn)閮牲c(diǎn)之間是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),所以選擇MoveL指令,并將該點(diǎn)設(shè)置為P50。以此類(lèi)推,將工件上的所有點(diǎn)都在程序中設(shè)置好。如圖所示。此外,為安全起見(jiàn),在焊接頭移動(dòng)到最后一個(gè)點(diǎn)時(shí),不能讓它直接回到工作原點(diǎn),而是讓焊接頭垂直向上移動(dòng)一段距離后,在回歸原點(diǎn)。添加MoveL指令,修改位置點(diǎn)設(shè)置,點(diǎn)擊功能按鈕,選擇Offs功能,如圖所示,括號(hào)中第一個(gè)設(shè)置為你選擇的參照點(diǎn),即工件的最后一個(gè)點(diǎn),后面的三個(gè)則分別代表工具的X、Y、Z軸,我們選擇工具向上移動(dòng)即在Z軸上移動(dòng),X、Y軸為0。編寫(xiě)好軌跡程序后,開(kāi)始編寫(xiě)主程序"main",在添加指令中選擇"ProcCall"指令即調(diào)用子函數(shù)。做完上述所有步驟后,程序編輯完成,點(diǎn)擊"調(diào)試"按鈕,選擇"PP移至Main",點(diǎn)擊虛擬示教器右側(cè)的"Enable"按鈕,再點(diǎn)擊下方的開(kāi)始按鈕,機(jī)械臂則開(kāi)始按照設(shè)定好的軌跡開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。4.3示教編程及運(yùn)行過(guò)程按照4.2仿真案例的操作,先編寫(xiě)一個(gè)rhome子程序,是機(jī)器人在原點(diǎn)的程序。在子程序中添加MoveAbsJ,jHome,v100,fine,tGripper;如圖4-1圖4-1機(jī)器人在原點(diǎn)當(dāng)工站二完成流程并把工件放在中轉(zhuǎn)臺(tái)上時(shí),三工站等待信號(hào),當(dāng)信號(hào)出發(fā)后,三工站機(jī)器人開(kāi)始夾取工件,此時(shí)可以編寫(xiě)一個(gè)子程序routine1,在程序中添加MoveJP1,V500,z200,tGripper;MoveJP2,V500,z50,tGripper;MoveLPpickpos,V500,z50,tGripper;當(dāng)機(jī)器人在pickpos位置時(shí),夾爪夾緊,在子程序下方編寫(xiě)setGripper;如圖4-2所示：圖4-2機(jī)器人夾取工件當(dāng)程序段一完成后,打磨機(jī)以及砂輪機(jī)開(kāi)始啟動(dòng),機(jī)器人便結(jié)束信號(hào)一并等待信號(hào)二,接著便開(kāi)始進(jìn)入程序段二進(jìn)行工件的打磨,如圖4-3：圖4-3機(jī)器人打磨當(dāng)程序段二完成后,打磨機(jī),砂輪機(jī)關(guān)閉,傳送帶啟動(dòng),機(jī)器人結(jié)束信號(hào)二并等待信號(hào)三,接著開(kāi)始進(jìn)入程序段三將工件放在傳送帶上,松開(kāi)夾爪,如圖4-4：圖4-4工件放在傳送帶程序段三完成后,機(jī)器人便回到原點(diǎn)。五.上位機(jī)人機(jī)界面監(jiān)控本站有一個(gè)打磨機(jī),一個(gè)砂輪機(jī),一個(gè)皮帶機(jī)。電機(jī)手動(dòng)操作畫(huà)面：操作：操作模式選擇手動(dòng),無(wú)一類(lèi)故障,畫(huà)面選擇電機(jī)運(yùn)行,啟動(dòng)左上方小圓是綠色的。電機(jī)默認(rèn)手動(dòng)方式是點(diǎn)動(dòng)模式,在此模式下,按啟動(dòng)按鈕,按鈕背景變成綠色,電機(jī)運(yùn)行。停止時(shí),再次按點(diǎn)動(dòng),取消電機(jī)運(yùn)行。按點(diǎn)動(dòng)按鈕,電機(jī)運(yùn)行模式會(huì)變成連續(xù),其背景會(huì)變成綠色,字體變成連續(xù),按啟動(dòng),啟運(yùn)按鈕背景長(zhǎng)綠,電機(jī)運(yùn)行。停止時(shí),再次按點(diǎn)動(dòng),取消電機(jī)運(yùn)行。主控信號(hào)：本站和主PLC之間的交換信號(hào)；機(jī)器人：顯示本站的設(shè)備狀態(tài),安全門(mén),急停,中轉(zhuǎn)臺(tái)傳感器。報(bào)警信息：六.收獲與體會(huì)在信息科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,隨著人力成本逐漸的上升,工業(yè)機(jī)器人逐漸取代人力成為流水線(xiàn)上行的"操作員"已成為必然趨勢(shì)。很幸運(yùn)能夠在畢業(yè)之前有這種機(jī)會(huì)上機(jī)器人實(shí)訓(xùn)課,雖然兩周的時(shí)間很短,但這已經(jīng)為我開(kāi)啟了學(xué)習(xí)機(jī)器人的那扇門(mén)。兩周的時(shí)間雖然無(wú)法把這條生產(chǎn)線(xiàn)完全搞透,但對(duì)于運(yùn)行的流程已經(jīng)大致了解,這是一條有該產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)由一個(gè)SIEMES315PN-DPPLC做主站,5個(gè)224PLC做從站,每一個(gè)224PLC控制一個(gè)工作站,工作站與工作站之間轉(zhuǎn)遞信號(hào)通過(guò)EM277通訊模塊與315PN-DPPLC連接,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)溝通。每個(gè)PLC從站控制與其相對(duì)應(yīng)地機(jī)器人單元,五個(gè)ABB機(jī)器人中,除了工站一機(jī)器人是IRB120,其余四個(gè)工站都是IRB1400,五個(gè)工位分別實(shí)現(xiàn)了上料的搬運(yùn),工件的焊接,工件打磨以及去毛刺,利用相機(jī)對(duì)打磨后工件的瑕疵檢測(cè),負(fù)責(zé)料件成次品的分揀。首先,我們對(duì)產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行了調(diào)試,雖說(shuō)調(diào)試步驟很少,但真正上手起來(lái)并不是那么一氣呵成,其間的細(xì)節(jié)很容易就會(huì)遺漏。因?yàn)橛衟lc控制,所以自然少不了電氣接線(xiàn)圖和plc控制程序,作為電氣專(zhuān)業(yè),雖然平時(shí)有接觸過(guò)圖紙以及編寫(xiě)過(guò)plc程序,但當(dāng)看到這項(xiàng)大工程的圖紙時(shí),整個(gè)人都不好了,密密麻麻地端口分布看的我們頭都大。Plc程序則更不用說(shuō)了,想想在學(xué)校里學(xué)的那些,果然是基礎(chǔ),入門(mén),光憑老師上課教的那些知