工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用（ABB） 高級(jí) 課件 項(xiàng)目1 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

典型車輪總成裝配工藝一、工作站產(chǎn)品二、典型車輪總成裝配工藝三、工作站產(chǎn)品制造工藝需求1/8一工作站產(chǎn)品產(chǎn)品是工藝流程規(guī)劃的依據(jù)，進(jìn)行工藝路線規(guī)劃前，我們先來認(rèn)識(shí)智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)的產(chǎn)品-車輪總成，如圖所示。車輪總成包含車輪、輪胎和相關(guān)配件。2/8車標(biāo)車輪輪胎一工作站產(chǎn)品1.車輪：車輪是嵌在輪胎內(nèi)緣上的剛性件，連接車橋。車輪通過輪胎充氣后形成的壓力和摩擦力實(shí)現(xiàn)彼此之間力的傳遞。車輪主要由輪轂、輪輞和輪輻組成。2.輪胎：輪胎是包容在車輪外緣上的彈性體，接觸地面。將汽車的動(dòng)力傳遞到地面并承載負(fù)荷的載體，決定了車輛的轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)和加速等性能，現(xiàn)代汽車使用充氣輪胎，輪胎工作時(shí)需借助內(nèi)部充氣壓力實(shí)現(xiàn)本身的功能。輪胎的結(jié)構(gòu)大致相同，有內(nèi)胎輪胎包括外胎、內(nèi)胎及墊帶；無內(nèi)胎輪胎只有外胎。3.車標(biāo)：一般車輪上還會(huì)帶有車標(biāo)。在生產(chǎn)中，應(yīng)在車輪裝車狀態(tài)下容易識(shí)別且不影響車輪強(qiáng)度的位置做出標(biāo)志。標(biāo)志的內(nèi)容可以是輪轂規(guī)格代號(hào)、鑄出生產(chǎn)廠的廠名或商標(biāo)、鑄出或打上生產(chǎn)日期或生產(chǎn)批號(hào)等。3/8二典型車輪總成裝配工藝目前，汽車車輪總成裝配的工藝有手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)這三種。具體流程如下：1.手動(dòng)分總成裝配流程：4/8拆包裝輪輞與氣門芯合裝上件裝胎充氣動(dòng)平衡檢測(cè)修正車輪下件二典型車輪總成裝配工藝2.半自動(dòng)分總成裝配流程：5/8拆包裝輪輞與氣門芯合裝上件裝胎充氣優(yōu)化動(dòng)平衡檢測(cè)修正車輪下件平衡復(fù)檢二典型車輪總成裝配工藝3.全自動(dòng)分總成裝配流程：6/8輪胎/輪輞準(zhǔn)備裝胎匹配充氣優(yōu)化均勻性檢測(cè)動(dòng)平衡檢測(cè)修正平衡復(fù)檢車輪下件在智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用工作站中，針對(duì)車輪裝配的輪胎/輪輞準(zhǔn)備、裝胎、檢測(cè)、下件，這幾個(gè)工藝流程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)總成的制造。三工作站產(chǎn)品制造工藝需求在智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用工作站中，輪轂和車標(biāo)這兩個(gè)產(chǎn)品需要進(jìn)行加工處理。輪轂需要進(jìn)行打磨去毛刺等處理，而車標(biāo)需進(jìn)行定制化的加工。具體流程如下圖所示。7/8車輪總成輪轂待打磨及去毛刺車標(biāo)待定制化加工輪胎三工作站產(chǎn)品制造工藝需求工作站中，車輪的總成安裝，分別需要對(duì)輪轂、車標(biāo)、輪胎進(jìn)行安裝，安裝的流程見下圖。在輪轂的中心位置需安裝加工好的車標(biāo)，在輪轂的輪輞外圈需安裝輪胎，完成車輪的安裝后還需要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)嵌在車標(biāo)內(nèi)部的RFID電子芯片以及車標(biāo)。8/8車輪總成輪轂車標(biāo)待安裝至輪轂中心位置車標(biāo)待檢測(cè)/電子芯片輪胎待安裝至輪轂外圈THANKS!華航科技致真唯實(shí)柔性制造系統(tǒng)組成與功能一、柔性制造系統(tǒng)組成二、柔性制造系統(tǒng)功能11/4一柔性制造系統(tǒng)組成本文所述智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)是典型的柔性制造系統(tǒng)，進(jìn)行工作站集成方案設(shè)計(jì)時(shí)，可參照柔性制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。柔性制造系統(tǒng)（簡稱FMS）是將柔性的自動(dòng)化運(yùn)輸、存儲(chǔ)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，由計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)的軟硬件資源實(shí)施集中管理和控制而形成的一個(gè)物料流與信息流密切結(jié)合的、無固定的加工順序和工作節(jié)拍的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，主要適用于多品種、中小批量生產(chǎn)的高效自動(dòng)化制造系統(tǒng)。一個(gè)功能完善的柔性制造系統(tǒng)一般由以下4個(gè)具體功能系統(tǒng)組成，即自動(dòng)加工系統(tǒng)、自動(dòng)物料系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)和綜合軟件系統(tǒng)。12/4二1.自動(dòng)加工系統(tǒng)一般由加工設(shè)備、檢驗(yàn)設(shè)備和清洗設(shè)備等組成，是完成加工任務(wù)的硬件系統(tǒng)。它的功能是以任意順序自動(dòng)加工各種零件，并能自動(dòng)更換工件和刀具。2.自動(dòng)物流系統(tǒng)自動(dòng)物流系統(tǒng)指的是為實(shí)現(xiàn)柔性加工，能按照不同的加工順序，以不同的運(yùn)輸路線按不同的生產(chǎn)節(jié)拍對(duì)不同產(chǎn)品零件同時(shí)加工。同時(shí)，為提高物料運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，系統(tǒng)中還應(yīng)具有自動(dòng)化儲(chǔ)料倉庫、刀具庫、零件庫等。自動(dòng)搬運(yùn)和儲(chǔ)料功能是柔性制造系統(tǒng)提高設(shè)備利用率，實(shí)現(xiàn)柔性加工的重要條件。FMS的自動(dòng)搬運(yùn)裝置主要有輸送帶、運(yùn)輸小車和工業(yè)機(jī)器人。13/4柔性制造系統(tǒng)功能14/43.自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)利用各種傳感器測(cè)量和反饋控制技術(shù)，及時(shí)地監(jiān)控和診斷加工過程并做出相應(yīng)的處理，是保證柔性制造系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)包括過程控制和過程監(jiān)視兩個(gè)子系統(tǒng)，其功能分別是進(jìn)行加工系統(tǒng)及物流系統(tǒng)的自動(dòng)控制，以及在線狀態(tài)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和處理。4.綜合軟件系統(tǒng)自動(dòng)加工、自動(dòng)物流、自動(dòng)監(jiān)控三者綜合起來的軟件系統(tǒng)。它包括生產(chǎn)計(jì)劃和管理程序、自動(dòng)加工及物流存儲(chǔ)、輸送以及故障處理程序的制訂與運(yùn)行、生產(chǎn)信息的論證及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立等。二柔性制造系統(tǒng)功能THANKS!華航科技致真唯實(shí)SCADA系統(tǒng)認(rèn)知及設(shè)計(jì)方法一、SCADA系統(tǒng)認(rèn)知二、SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)17/17一SCADA系統(tǒng)認(rèn)知SCADA是英文“SupervisoryControlAndDataAcquisition”的簡稱，直譯成中文就是“監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集”，有些文獻(xiàn)也簡稱位監(jiān)控系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控功能是通過人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)的，即操作人員可以通過人機(jī)界面監(jiān)視被控系統(tǒng)的運(yùn)行。從SCADA系統(tǒng)名稱可以看出，其包含兩個(gè)層次的基本功能：數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。SCADA系統(tǒng)在控制層面上至少具有兩層結(jié)構(gòu)以及連接這兩層子系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，這兩層子系統(tǒng)是處于測(cè)控現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集與控制終端設(shè)備（通常稱為下位機(jī)）和位于中控室的集中監(jiān)視、管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）。復(fù)雜的SCADA系統(tǒng)可以有多個(gè)現(xiàn)場監(jiān)控中心，每個(gè)監(jiān)控中心與一定數(shù)量的現(xiàn)場控制站通信，完成一定范圍內(nèi)設(shè)備監(jiān)控。上一層的調(diào)度中心再與現(xiàn)場監(jiān)控中心通信，對(duì)整個(gè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)整個(gè)被控設(shè)備、過程進(jìn)行集中管理。18/17一SCADA系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程和事務(wù)管理自動(dòng)化最為有效的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之一，它包含3個(gè)部分：第一個(gè)是分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是通常所說的下位機(jī)；第二個(gè)是過程監(jiān)控與管理系統(tǒng)，即上位機(jī)；第三個(gè)是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，包括上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以及將上、下位機(jī)系統(tǒng)連接發(fā)通信網(wǎng)絡(luò)。SCADA系統(tǒng)的這三個(gè)組成部分的功能不同，但三者的有效集成則構(gòu)成了功能強(qiáng)大的SCADA系統(tǒng)，完成對(duì)整個(gè)過程的有效監(jiān)控。SCADA系統(tǒng)認(rèn)知通信網(wǎng)絡(luò)上位機(jī)下位機(jī)19/17一一般下位機(jī)可以是遠(yuǎn)程終端單元RTU、各種中、小型PLC、可編程自動(dòng)化控制器、智能儀表中的一種；上位機(jī)包括SCADA服務(wù)器、工程師站、操作員站、Web服務(wù)器等，這些設(shè)備通常采用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)；通信網(wǎng)絡(luò)在SCADA系統(tǒng)中扮演重要作用，在一個(gè)大型的SCADA系統(tǒng)中，包含多種層次的網(wǎng)絡(luò)，如設(shè)備層總線，現(xiàn)場總線；在控制中心有以太網(wǎng)，而連接上、下位機(jī)的通信形式更是多樣，既有有線通信，也有無線通信，有些系統(tǒng)還有微波、衛(wèi)星等通信方式。從智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)的功能應(yīng)用和需求看，其屬于典型的SCADA系統(tǒng)，進(jìn)行控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，可按照SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。SCADA系統(tǒng)認(rèn)知20/17二隨著控制技術(shù)的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)在很多行業(yè)都可以有不同的解決方案，而且這些方案各有特點(diǎn)，很難比較說哪個(gè)更好。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮以下的原則與要求，選取一個(gè)綜合指標(biāo)好的方案。1.可靠性當(dāng)下位機(jī)工作環(huán)境比較惡劣時(shí)，將存在著各種干擾，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須立足于系統(tǒng)長期、可靠和穩(wěn)定的運(yùn)行。因?yàn)橐坏┛刂葡到y(tǒng)出現(xiàn)故障，輕者影響生產(chǎn)，重者造成事故，甚至人員傷亡。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要把系統(tǒng)的可靠性放在首位，以確保系統(tǒng)安全、可靠和穩(wěn)定地運(yùn)行。SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則21/17二2.先進(jìn)性先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)不僅具有很高的性能，滿足生產(chǎn)過程所提出的各種要求和性能指標(biāo)，而且對(duì)于生產(chǎn)過程的優(yōu)化運(yùn)行和實(shí)施其他綜合自動(dòng)化措施都是有好處的。先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)通常都符合許多新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用了許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念與先進(jìn)設(shè)備，因此可以確保系統(tǒng)在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定可靠工作。當(dāng)然，也不能片面追求系統(tǒng)的先進(jìn)性而忽視系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用及維護(hù)的成本和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性與技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。3.實(shí)時(shí)性SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，表現(xiàn)在對(duì)內(nèi)部和外部事件能快速、及時(shí)的響應(yīng)，并做出相應(yīng)的處理，不丟失信息，不延誤操作。SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則22/17二4.開放性SCADA系統(tǒng)多是采用系統(tǒng)集成的辦法實(shí)現(xiàn)的，即系統(tǒng)的軟、硬件是不同廠家的產(chǎn)品，因此首先要保證所選用設(shè)備具有較好的開放性，以方便系統(tǒng)的集成；其次，SCADA系統(tǒng)作為企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的最底層，既要向上層MES或EPR系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，也要接受這些系統(tǒng)的調(diào)度。系統(tǒng)的開放性還是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能擴(kuò)展和升級(jí)的重要基礎(chǔ)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一定要避免所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是“自動(dòng)化孤島”，導(dǎo)致系統(tǒng)的功能得不到充分發(fā)揮。SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則23/17二5.經(jīng)濟(jì)性在滿足SCADA系統(tǒng)性能指標(biāo)（如可靠性、實(shí)時(shí)性、開放性）的前提下，盡可能地降低成本，保證性能價(jià)格比較高，為用戶節(jié)約成本。此外，還要盡可能地提高系統(tǒng)投運(yùn)后的產(chǎn)出，即為企業(yè)創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，這才是SCADA系統(tǒng)的最大作用，也是用戶最歡迎的。SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則可靠性先進(jìn)性實(shí)時(shí)性開放性經(jīng)濟(jì)性可操作性與可維護(hù)性24/17二6.可操作性與可維護(hù)性操作方便表現(xiàn)在操作簡單、直觀形象和便于掌握，且不要求操作人員一定要熟練掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)才能操作，對(duì)于一些升級(jí)的系統(tǒng)，在新系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要兼顧原有的操作習(xí)慣?？删S護(hù)性體現(xiàn)在維修方便，易于查找和排除故障。系統(tǒng)應(yīng)多采用標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊式結(jié)構(gòu)，便于更換故障模塊，并在功能模塊上安裝工作狀態(tài)指示燈和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，便于維修人員檢查。另外，有條件的話，配置故障檢測(cè)與診斷程序，用來發(fā)現(xiàn)和查找故障。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)堅(jiān)持以人為本是確保系統(tǒng)具有可操作性和可維護(hù)性的重要手段和途徑。SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則25/17SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)主要包括三個(gè)部分的內(nèi)容：上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)、下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)、通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)具體內(nèi)容會(huì)隨系統(tǒng)規(guī)模、被控對(duì)象、控制方式等不同而有所差異，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的基本內(nèi)容和主要步驟大致相同。在進(jìn)行設(shè)計(jì)前，首先要深入了解生產(chǎn)過程的工藝流程、特點(diǎn)；主要的檢測(cè)點(diǎn)與控制點(diǎn)及它們的分布情況；明確控制對(duì)象所需要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作與功能；確定控制方案；了解用戶對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)是否有特殊的要求；了解用戶對(duì)系統(tǒng)安全性與可靠性的需要；了解用戶的使用和操作要求；了解用戶的投資概算等。二SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟26/17在了解以上基本信息后，就可以開始總體設(shè)計(jì)。1.首先要統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)中所有的I/O點(diǎn)，包括模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出等，確定這些點(diǎn)的監(jiān)控要求，如控制、記錄、報(bào)警等。2.在此基礎(chǔ)上，根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的分布情況確定SCADA系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要包括上位機(jī)的數(shù)量和分布、下位機(jī)的數(shù)量和分布、網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備等。在SCADA系統(tǒng)中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵，一個(gè)好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以確保系統(tǒng)的監(jiān)控功能被合理分配，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷均勻，有利于系統(tǒng)功能的發(fā)揮和穩(wěn)定運(yùn)行。二SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟27/17拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定后，就可以初步確定SCADA系統(tǒng)中上位機(jī)的功能要求與配置，上位機(jī)系統(tǒng)的安裝地點(diǎn)和監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)；確定下位機(jī)系統(tǒng)的配置及其監(jiān)控設(shè)備和區(qū)域分布；確定通信設(shè)備的功能要求和可能的通信方式及其使用和安裝條件；在這3個(gè)方面確定后，編寫相應(yīng)的技術(shù)文檔，與業(yè)主及相關(guān)的技術(shù)人員對(duì)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行論證，以優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。至此，SCADA系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)就初步完成了。二SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟28/17二SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟總體設(shè)計(jì)了解信息I/O點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上位機(jī)功能要求與配置等下位機(jī)配置與分布等通信功能要求與通信方式等29/17在SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還要注意系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)方式，即系統(tǒng)中的一些監(jiān)控功能既能由硬件實(shí)現(xiàn)，也能由軟件實(shí)現(xiàn)。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，硬件和軟件功能的劃分要綜合考慮，以決定哪些功能由硬件實(shí)現(xiàn)，哪些功能由軟件來完成。一般采用硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)速度比較快，可以節(jié)省CPU的大量時(shí)間，但系統(tǒng)會(huì)比較復(fù)雜、價(jià)格也比較高；采用軟件實(shí)現(xiàn)比較靈活、價(jià)格便宜，但要占用CPU較多的時(shí)間，實(shí)時(shí)性也會(huì)有所降低。二SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟30/17所以，一般在CPU時(shí)間允許的情況下，盡量采用軟件實(shí)現(xiàn)，如果系統(tǒng)控制回路較多、CPU任務(wù)較重，或某些軟件設(shè)計(jì)比較困難，則可考慮用硬件完成。二SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)步驟硬件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性好系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格高軟件實(shí)現(xiàn)占用CPU時(shí)間多，實(shí)時(shí)性較差價(jià)格便宜靈活性好31/17工作站的控制需求包括以下幾點(diǎn)：1.總控單元可對(duì)其他各單元進(jìn)行分布式管理控制；2.能監(jiān)視工作站的傳感器信號(hào)，控制工作站的相關(guān)執(zhí)行元件；3.各單元可通過網(wǎng)線連接通信。工作站由PLC作為邏輯控制，總控單元使用兩個(gè)PLC進(jìn)行通信控制，在執(zhí)行單元處單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)PLC進(jìn)行伺服運(yùn)動(dòng)控制。各個(gè)單元獨(dú)立接線，每個(gè)單元都有各自遠(yuǎn)程IO模塊，可通過交換機(jī)與PLC進(jìn)行通信。工作站可通過觸摸屏人機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)視與控制，還可以通過上位機(jī)WINCC作為整體的SCADA系統(tǒng)監(jiān)控。工作站控制需求控制方案設(shè)計(jì)二SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)32/17針對(duì)工作站的相關(guān)電氣部件，匯總設(shè)計(jì)得出如下圖所示的控制拓?fù)鋱D。注意，可根據(jù)通信需求規(guī)劃檢測(cè)單元通信方式?？刂品桨冈O(shè)計(jì)二SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)33/17THANKS!華航科技致真唯實(shí)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場合及分類一、應(yīng)用場合二、工作范圍三、其他本體選型參數(shù)36/8一應(yīng)用場合不同的應(yīng)用場合，需要根據(jù)需要，選擇合適的工業(yè)機(jī)器人類型。工業(yè)機(jī)器人從種類上分，可分為并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人（Delta）、協(xié)作工業(yè)機(jī)器人（Cobots）、水平關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人（Scara）和通用工業(yè)機(jī)器人（Multi-axis）。如下圖所示。37/8二工作范圍在進(jìn)行選型評(píng)估時(shí)，根據(jù)工作范圍選擇合適的工業(yè)機(jī)器人臂展以及能達(dá)到高度。通常工業(yè)機(jī)器人廠商會(huì)提供不同型號(hào)工業(yè)機(jī)器人的工作范圍，在選型時(shí)需要根據(jù)應(yīng)用的工作范圍進(jìn)行選取。工業(yè)機(jī)器人的最大垂直高度的量測(cè)是從工業(yè)機(jī)器人能到達(dá)的最低點(diǎn)（常在工業(yè)機(jī)器人底座以下）到手腕可以達(dá)到的最大高度的距離（Y）。最大水平距離是從工業(yè)機(jī)器人底座到手腕可以水平達(dá)到的最遠(yuǎn)點(diǎn)的中心的距離（X），如下圖所示。38/8三其他本體選型參數(shù)重復(fù)精度指的是工業(yè)機(jī)器人每次完成例行的工作任務(wù)到達(dá)每個(gè)點(diǎn)的位置偏差量。每次到達(dá)同一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)越接近，則重復(fù)精度越高。重復(fù)精度39/8三其他本體選型參數(shù)進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人選型時(shí)，需根據(jù)應(yīng)用場合綜合考慮各選型參數(shù)，并非重復(fù)精度越高越好。如果工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于精密設(shè)備的安裝，則對(duì)工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)精度要求很高；如果工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于非精密加工場合，例如碼垛、打包等，則對(duì)其重復(fù)精度要求較低。對(duì)于重復(fù)精度有特殊要求的應(yīng)用場合，工業(yè)機(jī)器人重復(fù)精度可能不滿足要求，這時(shí)可以借助機(jī)器視覺的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償進(jìn)行校正，以實(shí)現(xiàn)功能需求。重復(fù)精度40/8三其他本體選型參數(shù)工業(yè)機(jī)器人的有效負(fù)載是指工業(yè)機(jī)器人在其工作空間可以攜帶的最大負(fù)荷。一般從3kg到1000kg不等。在計(jì)算工業(yè)機(jī)器人的有效負(fù)載時(shí)，一般需要考慮工件的重量以及工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行末端工具的重量。工業(yè)機(jī)器人的選型手冊(cè)上，會(huì)提供負(fù)載特性曲線圖，如圖所示為ABBIRB120工業(yè)機(jī)器人的載荷線圖。有效負(fù)載41/8三其他本體選型參數(shù)在進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人選型時(shí)，還需要考慮工業(yè)機(jī)器人的使用場合，例如在粉塵較大的情況下，需要對(duì)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)處理，避免粉塵進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人，影響機(jī)械機(jī)構(gòu)；避免粉塵進(jìn)入控制柜，影響其散熱等。通常在工業(yè)機(jī)器人說明書或操作手冊(cè)中會(huì)列出工業(yè)機(jī)器人的防護(hù)等級(jí)及防護(hù)要求，如標(biāo)準(zhǔn)IP40，油霧IP67等。使用場合根據(jù)工位的擴(kuò)展需求，可能需要不同的外軸配置與工業(yè)機(jī)器人配合使用，如現(xiàn)在很多汽車廠都采用了伺服焊槍，局部工位采用了擴(kuò)展軸。外軸配置對(duì)通信接口有要求，不可采用定制接口，否則將對(duì)設(shè)備后期的維護(hù)和使用帶來困難。外軸配置42/8三其他本體選型參數(shù)工業(yè)機(jī)器人自由度越高，其靈活度也就越高。對(duì)于簡單的搬運(yùn)，即只在水平、垂直面上進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)，簡單的四軸工業(yè)機(jī)器人就足以應(yīng)對(duì)。如果應(yīng)用場景的空間比較狹小，且工業(yè)機(jī)器人手臂需要扭曲、轉(zhuǎn)動(dòng)才能進(jìn)行取放工件等動(dòng)作，則需要優(yōu)先考慮使用六軸工業(yè)機(jī)器人。對(duì)于需要更高自由度的應(yīng)用場合，例如弧焊工業(yè)機(jī)器人，通常會(huì)配合變位機(jī)使用以擴(kuò)展工作范圍。在進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人規(guī)劃選型時(shí)，根據(jù)需求可以適當(dāng)選擇自由度高一點(diǎn)的工業(yè)機(jī)器人，以適應(yīng)后期的應(yīng)用拓展。當(dāng)然，自由度越高則其價(jià)格就越高，對(duì)于功能單一簡單的情況，選擇自由度過高的工業(yè)機(jī)器人是不必要的，所以工業(yè)機(jī)器人選型時(shí)并非自由度越高越好。自由度43/8THANKS!華航科技致真唯實(shí)工作站的工業(yè)機(jī)器人選型一、自由度選擇二、工作范圍選擇三、其他參數(shù)選擇46/10一自由度選擇從自由度分析，工作站涉及搬運(yùn)、打磨、去毛刺等工藝應(yīng)用場合，需要做復(fù)雜動(dòng)作，手臂需要扭曲轉(zhuǎn)動(dòng)，所以優(yōu)先選用六軸工業(yè)機(jī)器人。輪轂、輪胎的取放搬運(yùn)均在平面空間進(jìn)行，所以選用四軸SCARA工業(yè)機(jī)器人。47/10二工作范圍選擇以實(shí)現(xiàn)車輪總成加工的智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)典型布局（如圖所示）為例，從工作空間分析選擇工業(yè)機(jī)器人。48/10二工作范圍選擇工作站中的工藝單元寬度均為680mm，長度有1360mm和680mm兩種，根據(jù)下面的布局，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人在各個(gè)單元內(nèi)的工作區(qū)域都在臂展范圍內(nèi)，在無外部軸的前提下，工業(yè)機(jī)器人的臂展將大于1000mm，當(dāng)臂展在此數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，工業(yè)機(jī)器人本體自重過高且外部尺寸過大，無法安裝于工藝單元機(jī)臺(tái)的臺(tái)面上，同時(shí)也將造成設(shè)備成本的提升。所以，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)執(zhí)行單元為工業(yè)機(jī)器人與外部軸配合使用。當(dāng)工業(yè)機(jī)器人隨外部軸運(yùn)動(dòng)至工作單元附近時(shí)，工業(yè)機(jī)器人的需求工作范圍無需到達(dá)工作單元的邊界位置，只需覆蓋實(shí)際的取放工件及打磨拋光點(diǎn)位即可。49/10二工作范圍選擇根據(jù)工作站規(guī)格數(shù)據(jù)，六軸工業(yè)機(jī)器人可選擇工作半徑可達(dá)580mm，底座下方拾取距離為112mm的IRB120工業(yè)機(jī)器人，且其自重僅為25kg，適合臺(tái)面安裝（IRB120工業(yè)機(jī)器人具體參數(shù)參見工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用初級(jí)任務(wù)2.1）。四軸工業(yè)機(jī)器人可以選擇眾為興AR4215，該四軸工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)主要包括工業(yè)機(jī)器人本體（AR4215）、控制柜和示教盒，如圖所示。工業(yè)機(jī)器人本體示教盒控制柜50/10二工作范圍選擇四軸工業(yè)機(jī)器人本體包含4個(gè)關(guān)節(jié)，分別為3個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和1個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)，各關(guān)節(jié)構(gòu)成如圖1-12所示，J1為水平旋轉(zhuǎn)第一關(guān)節(jié)，J2為水平旋轉(zhuǎn)第二關(guān)節(jié)，J3為豎直平移第三關(guān)節(jié)，J4為水平旋轉(zhuǎn)的第四關(guān)節(jié)。51/10二工作范圍選擇SCARA四軸工業(yè)機(jī)器人AR4215的規(guī)格參數(shù)見表1-2。名稱參數(shù)（值）軸規(guī)格X軸手臂長度：200mm旋轉(zhuǎn)范圍：±127°Y軸手臂長度：200mm旋轉(zhuǎn)范圍：±142°Z軸行程：150mm——R軸旋轉(zhuǎn)范圍：±360°——最高速度X軸600°/sY軸600°/sX、Y軸合成6.3m/sZ軸1.3m/sR軸1667°/s表1AR4215四軸工業(yè)機(jī)器人的規(guī)格參數(shù)（1）52/10二工作范圍選擇名稱參數(shù)（值）重復(fù)定位精度X、Y軸±0.01mmZ軸±0.01mmR軸±0.005°慣性力矩R軸允許裝載的慣性力矩額定值：0.005Kg?m2最大值：0.035Kg?m2表2AR4215四軸工業(yè)機(jī)器人的規(guī)格參數(shù)（2）53/10二工作范圍選擇該四軸工業(yè)機(jī)器人的工作半徑可以滿足工作站所需工作范圍要求，且自重適合臺(tái)面上安裝。因此選擇眾為興AR4215工業(yè)機(jī)器人。左圖為該機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間圖，右圖為外形尺寸圖。54/10三其他參數(shù)選擇工作站中工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于搬運(yùn)、裝配、加工工藝場合，使用精度在±0.5mm范圍內(nèi)即可滿足需求，ABBIRB120和眾為興AR4215的工業(yè)機(jī)器人均可以滿足要求。另外，ABB工業(yè)機(jī)器人和眾為興工業(yè)機(jī)器人都具備以太網(wǎng)通信、串口通信、USB存儲(chǔ)接口，可以滿足與外部設(shè)備的通信需求。同時(shí)，均具備離線編程軟件、攜帶示教盒。綜上所述，選用ABBIRB120和眾為興AR4215可以滿足工作站的需求。55/10THANKS!華航科技致真唯實(shí)PLC設(shè)備選型方法與工作站PLC選型一、PLC設(shè)備選型方法二、工作站PLC選型58/19一PLC設(shè)備選型方法正確選擇PLC控制器的型號(hào)在一定程度上決定了工作站功能能否正常使用。本節(jié)將結(jié)合智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)，講解PLC選型的基本原則及方法。PLC的品牌眾多，其結(jié)構(gòu)型號(hào)、性能、容量、編程方法、指令形式、價(jià)格亦不相同，適用場合也各有側(cè)重。進(jìn)行PLC選型時(shí)，一般包含以下內(nèi)容。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便及性能價(jià)格比最優(yōu)化的機(jī)型。對(duì)于企業(yè)來說，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一，從而實(shí)現(xiàn)同一機(jī)型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時(shí)，統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)。機(jī)型選擇59/19一PLC設(shè)備選型方法在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其他情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。對(duì)于數(shù)字量控制以及以數(shù)字量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目，一般無需考慮其控制速度，因此選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)即可滿足要求。在控制方案比較復(fù)雜、控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如實(shí)現(xiàn)PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)?；驈?fù)雜程序來選用中檔或高檔機(jī)。機(jī)型選擇60/19一PLC設(shè)備選型方法機(jī)型選擇根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，表1-2列出了PLC的功能選擇方法。序號(hào)應(yīng)用對(duì)象功能要求應(yīng)用場合1替代繼電器繼電器觸點(diǎn)輸入/輸出、邏輯線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。替代傳統(tǒng)使用的繼電器，完成條件控制和時(shí)序控制功能。2數(shù)字運(yùn)算四則數(shù)學(xué)運(yùn)算、開方、對(duì)數(shù)、函數(shù)計(jì)算、雙倍精度的數(shù)學(xué)運(yùn)算。設(shè)定值控制、流量計(jì)算；PID調(diào)節(jié)、定位控制和工程量單位換算。3數(shù)據(jù)傳遞寄存器與數(shù)據(jù)表的相互傳送等。數(shù)據(jù)庫的生成、信息管理、BAT-CH（批量）控制、診斷和材料處理等。4矩陣功能邏輯與、邏輯或、異或、比較、置位、移位和取反等。這些功能通常按“位”操作，一般用于設(shè)備診斷、狀態(tài)監(jiān)控、分類和報(bào)警處理等。表1PLC的功能及應(yīng)用場合（1）61/19一PLC設(shè)備選型方法機(jī)型選擇序號(hào)應(yīng)用對(duì)象功能要求應(yīng)用場合5高級(jí)功能表與塊間的傳遞、檢驗(yàn)和雙倍精度運(yùn)算、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)、平方根、PID調(diào)節(jié)等。通信速度和方式、與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)器等。6診斷功能PLC的診斷功能有內(nèi)部診斷和外診斷兩種。內(nèi)診斷是PLC內(nèi)部各部件性能和功能的診斷，外診斷是中央處理機(jī)與I/O模塊信息交換的診斷。-7串行接口一般中型以上的PLC都提供一個(gè)或一個(gè)以上串行標(biāo)準(zhǔn)接口（RS-232C），以連接打印機(jī)、CRT、上位計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)PLC。-8通信功能現(xiàn)在的PLC能夠支持多種通信協(xié)議。比如現(xiàn)在比較流行的工業(yè)以太網(wǎng)等。對(duì)通信有特殊要求的用戶。表2PLC的功能及應(yīng)用場合（2）62/19一PLC設(shè)備選型方法輸入/輸出選擇在生產(chǎn)現(xiàn)場中，PLC與外部生產(chǎn)過程的聯(lián)系大部分是通過I/O接口模塊來實(shí)現(xiàn)的。通過I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制信息對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。同時(shí)通過I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，從而驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。常用的輸入/輸出類型見表3-4。序號(hào)類型描述1數(shù)字量輸入/輸出通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口可從傳感器和開關(guān)（如按鈕、光電傳感器等）及控制設(shè)備（如指示燈、氣缸等）接收信號(hào)。典型的交流輸入/輸出信號(hào)為24~240V，直流輸入/輸出信號(hào)為5~240V。表3PLC的輸入/輸出類型（1）63/19一PLC設(shè)備選型方法輸入/輸出選擇序號(hào)類型描述2模擬量輸入/輸出模擬量輸入/輸出接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。這些接口可用于測(cè)量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。這些接口的典型量程為-10~+10V、0~+10V、4~20mA或10~50mA。3特殊功能輸入/輸出在選擇一臺(tái)PLC時(shí)，用戶可能會(huì)面臨一些特殊類型且不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)的I/O限定。如定位、快速輸入、頻率等。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而使CPU從耗時(shí)的任務(wù)處理中解脫出來。4智能式輸入/輸出一般智能式輸入/輸出模塊本身帶有處理器，可對(duì)輸入或輸出信號(hào)作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送人CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度并節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。表4PLC的輸入/輸出類型（2）64/19一PLC設(shè)備選型方法輸入/輸出選擇根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)再增加10%~20%的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對(duì)于一個(gè)控制對(duì)象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。PLC存儲(chǔ)器類型及容量選擇PLC系統(tǒng)所用的存儲(chǔ)器基本上由PROM、E-PROM及RAM

三種類型組成，存儲(chǔ)容量則隨機(jī)器的大小變化，一般小型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力低于6KB，中型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可達(dá)64KB，大型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可達(dá)上兆字節(jié)。使用時(shí)可以根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要來選用合適的機(jī)型，必要時(shí)可專門進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。65/19一PLC設(shè)備選型方法PLC存儲(chǔ)器類型及容量選擇PLC的存儲(chǔ)器容量選擇和計(jì)算的方法有兩種。第一種是根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)精確計(jì)算存儲(chǔ)器的實(shí)際使用容量。第二種是估算法，用戶根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按照下表的公式進(jìn)行估算。一般會(huì)留有25%~30%的余量。序號(hào)控制目的公式說明1代替繼電路M=Km*(10DI+5DO)DI為數(shù)字（開關(guān)）量輸入信號(hào)；DO為數(shù)字（開關(guān)）量輸出信號(hào)；AI為模擬量輸入信號(hào)；Km為每個(gè)接點(diǎn)所點(diǎn)存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)；M為存儲(chǔ)器容量。2模擬量控制M=Km*(10DI+5DO+100AI)3多路采樣控制M=Km*[10DI+5DO+100AI+（1+采樣點(diǎn)*0.25)]。表5PLC容量估算公式66/19一PLC設(shè)備選型方法軟件選擇在進(jìn)行PLC選型時(shí)，編程軟件的功能也應(yīng)做相應(yīng)了解。對(duì)于不同的PLC編程軟件，其指令集不一樣。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)可能包括需要復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理操作的特殊控制或數(shù)據(jù)采集功能。指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣?shí)現(xiàn)控制程序所需的實(shí)際和程序執(zhí)行時(shí)間。在進(jìn)行PLC選擇時(shí)，其編程軟件的可操作性也應(yīng)作考慮。67/19一PLC設(shè)備選型方法支撐技術(shù)條件的考慮在選用PLC時(shí)，有無支撐技術(shù)條件同樣是重要的選擇依據(jù)。支撐技術(shù)條件包括的內(nèi)容見表6-7。序號(hào)支撐條件描述1編程手段便攜式簡易編程器主要用于小型PLC，其控制規(guī)模小，程序簡單，可用簡易編程器；CRT編程器適用于大中型PLC，除可用于編制和輸入程序外，還可編輯和打印程序文本。2進(jìn)行程序文本處理簡單程序文本處理以及圖、參量狀態(tài)和位置的處理，包括打印梯形邏輯；程序標(biāo)注，包括觸點(diǎn)和線圈的賦值名、網(wǎng)絡(luò)注釋等，這對(duì)用戶或軟件工程師閱讀和調(diào)試程序非常有用。表6支撐技術(shù)條件（1）68/19一PLC設(shè)備選型方法支撐技術(shù)條件的考慮序號(hào)支撐條件描述3程序儲(chǔ)存方式對(duì)于技術(shù)資料檔案和備用資料來說，程序的儲(chǔ)存方法有磁帶、軟磁盤或EEPROM存儲(chǔ)程序盒等方式，具體選用哪種儲(chǔ)存方式，取決于所選機(jī)型的技術(shù)條件。4通信軟件包對(duì)于網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)或需用上位計(jì)算機(jī)管理的控制系統(tǒng)，有無通信軟件包是選用PLC的主要依據(jù)。通信軟件包通常和通信硬件一起使用，如調(diào)制解調(diào)器等。表7支撐技術(shù)條件（2）69/19一PLC設(shè)備選型方法PLC的環(huán)境適應(yīng)性由于PLC通常直接用于工業(yè)控制，生產(chǎn)廠商都把它設(shè)計(jì)成具備能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作的能力。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要給予充分的考慮。一般PLC及其外部電路（包括I/O模塊、輔助電源等）都能在表8的環(huán)境條件下可靠工作。70/19一PLC設(shè)備選型方法PLC的環(huán)境適應(yīng)性序號(hào)項(xiàng)目描述1溫度工作溫度范圍為0~55℃，最高為60℃，貯存溫度范圍為-40~+85℃。2濕度相對(duì)濕度5%~95%無凝潔霜。3振動(dòng)和沖擊滿足國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。4電源采用220V交流電源，允許變化范圍為-15%~+15%，頻率為47~53Hz,瞬間停電保持10ms。5環(huán)境周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體。表8PLC的工作環(huán)境71/19二工作站PLC選型序號(hào)特性CPU1211CCPU1212CCPU1214C1本機(jī)數(shù)字量I/O本機(jī)模擬量輸入點(diǎn)6/428/6214/1022脈沖捕獲輸入點(diǎn)數(shù)68143擴(kuò)展模塊個(gè)數(shù)無284上升沿/下降沿中斷點(diǎn)數(shù)6/68/812/12表9S7-1200CPU區(qū)別（1）根據(jù)方案適配，初步確定使用西門子S7-1200系列的PLC。下面針對(duì)S7-1200系列的PLC進(jìn)行型號(hào)選擇。對(duì)于S7-1200系列的PLC，有三個(gè)型號(hào)的CPU，三種CPU對(duì)比見表9-10。72/19序號(hào)特性CPU1211CCPU1212CCPU1214C5集成/可擴(kuò)展的工作存儲(chǔ)器集成/可擴(kuò)展的裝載存儲(chǔ)器25KB/不可擴(kuò)展1MB/24MB25KB/不可擴(kuò)展1MB/24MB50KB/不可擴(kuò)展2MB/24MB6高速脈沖輸出點(diǎn)數(shù)/最高頻率2點(diǎn)/100kHz(DC/DC/DC型)7操作員監(jiān)控功能無有有8傳感器電源輸出電流/mA3003004009外形尺寸/mm90*100*7590*100*75110*100*75表10S7-1200CPU區(qū)別（2）二工作站PLC選型73/19序號(hào)類別輸入輸出1總控PLC1急停E-STOP1I100.0綠色指示燈1Q100.02啟動(dòng)I100.1綠色指示燈2Q100.13停止I100.2紅色指示燈1Q100.24紅色帶燈按鈕I100.3紅色指示燈2Q100.35紅色帶燈自鎖按鈕I100.4-6總控PLC2急停E-STOP2I102.0三色燈黃燈Q102.07-三色燈蜂鳴器Q102.18-三色燈綠燈Q102.29-三色燈紅燈Q102.310-壓裝單元步進(jìn)電機(jī)脈沖Q102.411-壓裝單元步進(jìn)電機(jī)方向Q102.5表11IO規(guī)劃表（1）根據(jù)工作站的IO點(diǎn)數(shù)進(jìn)行CPU選擇。工作站的初始IO規(guī)劃分配見表11-12。二工作站PLC選型74/19序號(hào)類別輸入輸出12執(zhí)行單元PLC3Limit+I0.0RootServoPulseQ0.013DogI0.1RootServoSIGNQ0.114Limit-I0.2ServoResQ0.215ServoInpI0.3ServoSonQ0.316ServoRedI0.4ServoInpQ0.417ServoAlmI0.5-18模擬量輸入IW64

19模擬量輸入IW66

表12IO規(guī)劃表（2）二工作站PLC選型75/19二工作站PLC選型根據(jù)各個(gè)PLC的IO信號(hào)分配數(shù)量，基于選擇PLC的IO點(diǎn)數(shù)應(yīng)增加10%~20%的備用點(diǎn)的原則，各個(gè)PLC的輸入輸出最少是6個(gè)輸入6個(gè)輸出信號(hào)。對(duì)照表1-8三種類型的CPU模塊，CPU1211C只有6輸入4輸出，可以排除。CPU1212C以及CPU1214C都可滿足IO點(diǎn)數(shù)的要求，但是從價(jià)格考慮，CPU1214C的價(jià)格相對(duì)較高，在充分滿足功能的情況下，優(yōu)先選擇CPU1212C。76/19THANKS!華航科技致真唯實(shí)機(jī)器視覺的系統(tǒng)構(gòu)成一、視覺檢測(cè)系統(tǒng)二、相機(jī)與圖像采集卡三、鏡頭與相機(jī)選擇考慮因素四、工作站中的機(jī)器視覺79/18一視覺檢測(cè)系統(tǒng)視覺檢測(cè)系統(tǒng)由工業(yè)相機(jī)、控制器、鏡頭、光源組合而成，可以代替人工完成條碼字符、裂痕、包裝、表面圖層是否完整、凹陷等檢測(cè)，使用視覺檢測(cè)系統(tǒng)能有效的提高生產(chǎn)流水線的檢測(cè)速度和精度。機(jī)器視覺系統(tǒng)的主要工作由三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。機(jī)器視覺系統(tǒng)的主要組件包括光源、相機(jī)、鏡頭、圖像處理軟件和輸入輸出單元。光源用于對(duì)待檢測(cè)的元件進(jìn)行照明，讓元件的關(guān)鍵特征能夠突顯出來，確保相機(jī)能夠清楚地看到這些特征。鏡頭用于采集圖像，并將圖像以光線的形式呈現(xiàn)給傳感器。然后，機(jī)器視覺相機(jī)中的傳感器將該光線轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，然后將該數(shù)字圖像發(fā)送至處理器進(jìn)行分析。圖像采集卡是重要的輸入輸出單元，用于圖像的高速傳輸及數(shù)字化處理。80/18左圖中列出了機(jī)器視覺系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵組件，包括：光源、鏡頭、相機(jī)、視覺系統(tǒng)控制器和輸入輸出單元等。一視覺檢測(cè)系統(tǒng)81/18二相機(jī)與圖像采集卡使用在工業(yè)生產(chǎn)中的視覺傳感器，也常被稱為工業(yè)攝像機(jī)。就如我們?nèi)ミx購單反相機(jī)時(shí)會(huì)分別購買鏡頭和機(jī)身一樣，工業(yè)攝像機(jī)其實(shí)也是由鏡頭和相機(jī)組成的。鏡頭是由一塊或者多塊光學(xué)玻璃或塑料組成的透鏡組，用于收集光線，產(chǎn)生銳利的圖像。相機(jī)的主要組件為圖像傳感器，有不同大小，不同材質(zhì)和單色彩色等多種型號(hào)，能夠?qū)㈢R頭收集到的光線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。對(duì)比傳統(tǒng)的民用相機(jī)而言，工業(yè)用相機(jī)在圖像穩(wěn)定性、抗干擾能力和傳輸能力上有著更高更大的優(yōu)勢(shì)，是組成整個(gè)視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，工業(yè)用相機(jī)性能的好壞也決定了機(jī)器視覺系統(tǒng)的穩(wěn)定性。82/18下圖中列出了有關(guān)工業(yè)攝像機(jī)的各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，圖中硬件包括：相機(jī)和鏡頭、圖像傳感器和被測(cè)對(duì)象。圖中幾個(gè)重要參數(shù)的定義見表1。本節(jié)中將介紹相機(jī)的主要組成部分及重要參數(shù)。二相機(jī)與圖像采集卡83/18二標(biāo)號(hào)定義注釋1圖像圖像傳感器接收到的內(nèi)容2視野物體在某一方向上可被檢測(cè)到的區(qū)域，換言之，它是物體將傳感器某一方向填滿圖像的區(qū)域3工作距離從鏡頭前端到被檢測(cè)物體表面的距離4傳感器尺寸傳感器的有效面積，典型的指標(biāo)是水平尺寸表1工業(yè)攝像機(jī)的相關(guān)參數(shù)相機(jī)與圖像采集卡84/18二相機(jī)與圖像采集卡CCD(charge-coupleddevice)電荷耦合元件，也稱為CCD圖像傳感器、CCD感光芯片，是一種半導(dǎo)體器件?？梢詫⑺醋饕环N集成電路，感光元件整齊地排列在半導(dǎo)體材料上面，能感應(yīng)光線。CCD的作用就像傳統(tǒng)的膠片一樣，用來承載圖像，但它能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。下圖所示為CCD感光芯片。85/18二相機(jī)與圖像采集卡CCD的成像點(diǎn)為XY縱橫矩陣排列，每個(gè)成像點(diǎn)由一個(gè)光電二極管和其控制的一個(gè)鄰近電荷存儲(chǔ)區(qū)組成。每行的電荷信息被連續(xù)讀出到緩存器，再通過電荷/電壓轉(zhuǎn)換器和放大器傳至圖像采集卡。早期的工業(yè)攝像機(jī)多數(shù)使用CCD的線陣TTL工藝傳感器，輸出的是模擬信號(hào)，想傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，就需要通過圖像采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再通過計(jì)算機(jī)總線實(shí)時(shí)傳送到內(nèi)存和顯存?，F(xiàn)今使用的CCD相機(jī)能夠直接采集到數(shù)字圖像，這時(shí)圖像采集卡的作用就僅是將數(shù)字信號(hào)通過計(jì)算機(jī)總線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)存或顯存，方便計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)場采集的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和存儲(chǔ)。86/18圖像采集卡實(shí)際上是一塊板卡(如圖所示)，可以鏈接在PC的PCI擴(kuò)展槽上，其主要功能就是圖像數(shù)字化處理與傳輸。二相機(jī)與圖像采集卡87/18不同型號(hào)圖像卡的區(qū)別主要表現(xiàn)在輸入信號(hào)、圖像質(zhì)量、總線形式、處理功能等方面。在選擇圖像采集卡時(shí)，首先需要考慮的就是上文中提到的相機(jī)的輸出信號(hào)。目前使用較多的總線有PCI、PC/104-Plus、PCI-E、MiniPCI及筆記本所用的PCMCIA總線。PCI總線使用最多，多數(shù)PC機(jī)及工控機(jī)均使用PCI總線；PCI-Express是近幾年新發(fā)展的計(jì)算機(jī)總線，由于PCI-Express具有高帶寬的優(yōu)勢(shì)，支持PCI-Express總線的主板越來越多。二相機(jī)與圖像采集卡88/18三鏡頭與相機(jī)選擇考慮因素1.鏡頭選擇考慮因素鏡頭用于集聚反映待測(cè)物體信息的光線并將待測(cè)物體的光學(xué)圖像成在相機(jī)圖像傳感器表面，使相機(jī)能夠采集到圖像清晰、邊緣銳利、對(duì)比度高的圖像。鏡頭是待測(cè)物體輪廓和表面信息采集和傳遞的中轉(zhuǎn)點(diǎn)，其品質(zhì)好壞將直接影響最終圖像質(zhì)量和包含的待測(cè)物體信息的準(zhǔn)確性和完整性。機(jī)器視覺鏡頭(FA鏡頭)相比于普通鏡頭具有更小的光學(xué)畸變、更高的光學(xué)分辨率，更豐富的工作波長，可以匹配工業(yè)場合機(jī)器視覺系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用需求。選擇視覺鏡頭需要綜合考慮以下幾個(gè)因素：(1)目標(biāo)尺寸和測(cè)量精度根據(jù)目標(biāo)尺寸，可以確定鏡頭的視場角，圖像傳感器的尺寸。目標(biāo)尺寸需要全部處于鏡頭視野之中才能形成完整的目標(biāo)像。89/18三鏡頭與相機(jī)選擇考慮因素(2)工作波長和鏡頭焦距常用的光學(xué)鏡頭在指定的波長范圍內(nèi)能力衰減很小，能夠在像面上形成清晰的像，分為可見光波段鏡頭、紅外波段和紫外波段鏡頭。焦距的物理含義是指主點(diǎn)到光線聚焦點(diǎn)的距離，是對(duì)光線聚集能力的度量，鏡頭焦距的長短決定了視場角的大小，也影響著工作距離和放大倍數(shù)，變焦鏡頭使用在放大倍數(shù)不變，工作距離變化，或者工作距離不變，放大倍數(shù)可調(diào)的場合。90/18(3)普通鏡頭和遠(yuǎn)心鏡頭由于景深影響、待測(cè)物體三維空間位置的變化、加工制造安裝誤差，要把待測(cè)物體的光學(xué)像精確調(diào)焦到與傳感器靶面完全重合，技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較大，進(jìn)而導(dǎo)致成像的放大倍率不固定，存在變化，影響測(cè)量精度。相對(duì)于普通鏡頭，遠(yuǎn)心鏡頭具有高分辨率，超寬景深，超低畸變以及獨(dú)有的平行光設(shè)計(jì)，使物距和工作距離之差小于景深，光學(xué)放大倍數(shù)不變，從而實(shí)現(xiàn)恒定的測(cè)量精度。三鏡頭與相機(jī)選擇考慮因素91/18(4)分辨率和相機(jī)接口為了使圖像傳感器能得到充分的利用，保證得到完整的待測(cè)物體圖像，鏡頭視野大小必須大于與之配套的圖像傳感器的靶面。由于系統(tǒng)的最高分辨率受制于傳感器的像元分辨率，系統(tǒng)的分辨率并不會(huì)由于鏡頭分辨率的增大而無限制的增大，因此選擇鏡頭的分辨率只要略高于像元分辨率即可，且安裝接口須與相機(jī)接口吻合。(5)使用環(huán)境要求應(yīng)對(duì)設(shè)備的使用場合進(jìn)行分析，需考慮是否存在如防塵、防水、防污、溫度、振動(dòng)等使用要求。三鏡頭與相機(jī)選擇考慮因素92/182.相機(jī)選型考慮因素相機(jī)選型是一般考慮以下參數(shù)：(1)分辨率相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)(Pixels)，對(duì)于數(shù)字相機(jī)一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對(duì)應(yīng)的，模擬相機(jī)則取決于視頻制式，首先需要知道系統(tǒng)精度要求和相機(jī)分辨率，可以通過公式獲得：X方向系統(tǒng)精度(X方向像素值)=視野范圍(X方向)/CCD芯片像素?cái)?shù)量(X方向)Y方向系統(tǒng)精度(Y方向像素值)=視野范圍(Y方向)/CCD芯片像素?cái)?shù)量(Y方向)三鏡頭與相機(jī)選擇考慮因素93/18(2)像素理論像素值的得出要由系統(tǒng)精度及亞像素方法綜合考慮，系統(tǒng)速度要求與相機(jī)成像速度有如下關(guān)系：系統(tǒng)單次運(yùn)行速度=系統(tǒng)成像(包括傳輸)速度+系統(tǒng)檢測(cè)速度雖然系統(tǒng)成像(包括傳輸)速度可以根據(jù)相機(jī)異步觸發(fā)功能、快門速度等進(jìn)行理論計(jì)算，最好的方法還是通過軟件進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。三鏡頭與相機(jī)選擇考慮因素94/18(3)相機(jī)與圖像采集卡的匹配：視頻信號(hào)的匹配：對(duì)于黑白模擬信號(hào)相機(jī)來說有兩種格式，CCIR和RS170(EIA)，通常采集卡都同時(shí)支持這兩種相機(jī)；分辨率的匹配：每款板卡都只支持某一分辨率范圍內(nèi)的相機(jī)；特殊功能的匹配：如要使用相機(jī)的特殊功能，先確定所用板卡是否支持此功能，比如，要多部相機(jī)同時(shí)拍照，這個(gè)采集卡就必須支持多通道，如果相機(jī)是逐行掃描的，那么采集卡就必須支持逐行掃描。接口的匹配：確定相機(jī)與板卡的接口是否相匹配。如CameraLink、GIGE、CoxPress、USB3.0等。三鏡頭與相機(jī)選擇考慮因素95/18四工作站中的機(jī)器視覺綜合光源顏色、鏡頭與相機(jī)選擇的方法，工作站選用白色環(huán)形光源，它對(duì)彩色圖像的效果好；視覺控制器選擇歐姆龍F(tuán)H-L550視覺控制器，它具備高速、高精度測(cè)量，并且圖形化編程的特點(diǎn)更易懂。工作站涉及顏色識(shí)別，所以搭載FZ-SC30W彩色相機(jī)，與歐姆龍控制器具有相同接口，所以配套。在鏡頭選擇方面，為與相機(jī)配合，選擇C接口2/3英寸的鏡頭，焦距選擇12mm，光圈1.4。96/18THANKS!華航科技致真唯實(shí)零件模型庫創(chuàng)建基礎(chǔ)一、零件模型庫構(gòu)成二、構(gòu)建非標(biāo)零件流程三、草圖繪制工具99/14一零件模型庫構(gòu)成進(jìn)行工作站三維模型構(gòu)建前，需搭建工作站的零件模型庫。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成設(shè)備的零件庫通常由三部分組成，分別為標(biāo)準(zhǔn)件、市購件和非標(biāo)件。1.標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)件是指結(jié)構(gòu)、尺寸、畫法、標(biāo)記等各個(gè)方面已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)廠商生產(chǎn)的常用零部件，如螺紋件、鍵、銷、滾動(dòng)軸承等。在使用SolidWorks構(gòu)建工作站三維模型時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)件一般不需要繪制，軟件內(nèi)置的設(shè)計(jì)庫已提供了不同國家標(biāo)準(zhǔn)件的模型庫，可以直接調(diào)用。100/14一零件模型庫構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)件具體的調(diào)用方法如下：(1)點(diǎn)擊任務(wù)窗格的“設(shè)計(jì)庫”圖標(biāo)，選擇“Toolbox”，然后選擇“現(xiàn)在插入”。101/14一零件模型庫構(gòu)成(2)單擊設(shè)計(jì)庫樹狀圖中的國家標(biāo)準(zhǔn)或在界面下側(cè)雙擊不同國家標(biāo)準(zhǔn)的文件夾，以打開對(duì)應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的零件庫。此處打開