工業(yè)機器人生產(chǎn)實訓-打磨工站

..《生產(chǎn)線控制技術綜合實訓》評分表課程名稱：生產(chǎn)線控制技術綜合實訓設計題目：產(chǎn)線控制系統(tǒng)機器人模擬打磨班級：ZB02151學號：30姓名：班級：ZB02151學號：42姓名：班級：ZB02151學號：29姓名：項目評分比例得分平時25%報告45%答辯30%成績指導老師：年月日常熟理工學院電氣與自動化工程學院《生產(chǎn)線控制技術綜合實訓》報告題目：產(chǎn)線控制系統(tǒng)機器人模擬打磨姓名：學號：班級：ZB02151指導教師：起止日期：2017/1/3-2017/1/11目錄一.產(chǎn)線控制系統(tǒng)介紹與調試41.1產(chǎn)線控制系統(tǒng)介紹41.2產(chǎn)線運行前的調試5消除HMI報警5調試示教器6二.單元控制系統(tǒng)硬件介紹72.1PLC控制柜構成部分7空開的作用7的選擇8通訊模塊EM27782.2機器人打磨單元部分82.3電氣接線I/O分析9控制燈以及電機的I/O口接線圖9控制機器人的I/O口接線圖11三.PLC程序設計133.1控制流程133.2系統(tǒng)plc和機器人的I/O分配143.3程序分析15機器人程序號15機器人程序段一15機器人程序段二153.3.4機器人在程序段三16四.機器人仿真與示教編程164.1RobStudio軟件介紹164.2robstudio仿真案例174.3示教編程及運行過程22五.上位機人機界面監(jiān)控24六.收獲與體會27七.參考文獻28一.產(chǎn)線控制系統(tǒng)介紹與調試1.1產(chǎn)線控制系統(tǒng)介紹該產(chǎn)線系統(tǒng)由一個SIEMES315PN-DPPLC做主站,5個224PLC做從站,每一個224PLC控制一個工作站,工作站與工作站之間轉遞信號通過EM277通訊模塊與315PN-DPPLC連接,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)溝通如圖1-2。每個PLC從站控制與其相對應地機器人單元,如圖1-1。五個ABB機器人中,除了工站一機器人是IRB120,其余四個工站都是IRB1400,五個工位分別實現(xiàn)了上料的搬運,工件的焊接,工件打磨,對打磨后工件的瑕疵檢測,負責料件成次品的分揀。出于安全考慮,每個工位的報警按鈕在PLC中都是串聯(lián)的,所以只要有一個報警,整個產(chǎn)線都會報警。圖1-1系統(tǒng)構成分布圖1-2網(wǎng)絡分布1.2產(chǎn)線運行前的調試在運行機器人之前,首先要把各控制柜的報警信息消除,然后將機器人調到原點位置以及將示教器調到main函數(shù)位置。首先打開各個控制柜的上電按鈕,由于調試時每個工位調試的步驟都是一樣,在這里我就以工位三為例調試一下。1.2.1消除HMI報警上電后,控制面板和三色燈上會出現(xiàn)紅色報警信號,所以先要消除報警信息?，F(xiàn)將控制柜上的一排按鈕開關打到手動和本地模式如圖1-3；圖1-3手動和本地模式此時點下人機界面上的報警信息會出現(xiàn)圖1-4報警畫面,按下復位按鈕后再按下,直至所有報警信號消失。圖1-4人機界面報警信息1.2.2調試示教器在報警信息解除后,調試示教器,先把機器人控制柜打到手動,緊接著手握示教器,點擊左上方,再按如下圖1-5步驟操作,程序編輯器—調試—PP例行程序—MOVEHOME—使能鍵,按下使能鍵不松開再按下啟動按鈕,聽到"啪"的一聲表明操作成功,此時松開使能鍵。再調示教器上的PP至main,按下使能鍵,聽到"啪"的一聲操作成功,再將機器人控制柜打到自動,PLC控制柜上也打到自動和遠程模式。再回到PLC0總控制柜上按下啟動和復位按鈕,然后回到工位上按下啟動和復位按鈕直到上方的三色燈跳至綠色,表明調試已成功。調試成功后按下最前面的按鈕,整條產(chǎn)線便開始運作。圖1-5操作步驟二.單元控制系統(tǒng)硬件介紹2.1PLC控制柜構成部分該單元控制柜里有13個空開,一個24V開關電源,一個CPU224模塊,二個擴展模塊EM223,一個通信模塊EM277,8個繼電器〔KAES1KAES2KAAS1KAAS2如圖2-1所示：圖2-1控制柜內(nèi)部圖2.1.1空開的作用開關作用QF2插座QF4機器人開關QF5整理塊開關CV1QF1打磨機開關MI1QF1砂紙機開關EM1QF1傳送帶開關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接線箱、安全回路QF15伺服控制器1、伺服控制器2QF16機器人QF21M01輸出電源2.1.2CPU的選擇該單元選擇了CPU224,CPU224主機數(shù)量I/O點為14輸入/10輸出共24個,擴展能力強,可連續(xù)7個擴展模塊,最大可擴展至168個數(shù)字量I/O或35個模擬量I/O點；13kb程序和數(shù)據(jù)存儲空間,6個獨立的30khz高數(shù)計數(shù)器,2路獨立的20hz高速緩沖輸出,具有pid控制,I/O端子排很容易整體拆卸,是個控制能力較強的控制器。另外由于I/O口數(shù)量有限,所以還選用了擴展模塊EM224,增加I/O的數(shù)量。2.1.3通訊模塊EM277EM277是s7-200的智能擴展模塊,由于本產(chǎn)線是利用profibus-dp進行通訊,所以才會選則此模塊,profibus網(wǎng)絡通常有一個主站和若干個I/O從站,EM277只能做profibus-dp的從站,而不能做主站。2.2機器人打磨單元部分有一個IRB1410機器人以及對應的機器人控制柜和示教器,一個打磨機,一個砂輪機,一個皮帶機組成如圖2-2,其間機器人感應工件所選用的傳感器為電容式傳感器如圖2-3,電容式傳感器結構簡單,精度高,易于制造,一般用金屬做電極以無機材料做絕緣之承,能承受很大的溫度變化,高壓力,高沖擊,過載等。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I/O分析2.3.1plc控制燈以及電機的I/O口接線圖如圖2-3,I0口和I1口基本上都被用來作為按鈕以及開關的控制,I2.2為傳感器信號輸入,Q0.5-Q0.7分別為三色燈自動,手動,故障復位指示燈；Q1.0和Q1.1plc控制柜上啟動和故障指示燈；Q2.0-Q2.2分別為三給電機打磨、砂輪、傳送帶。2.3.2plc控制機器人的I/O口接線圖三.PLC程序設計3.1控制流程00自動模式1ST02RB放件完成離開中轉臺AS1檢測有信號2啟動RB,執(zhí)行Segment1ST03RB從中轉臺抓件3RB執(zhí)行Segment1完成打磨機,砂輪機運行4RB執(zhí)行Segment2RB抓取工件去打磨機,打磨兩個角,砂輪機打磨平頂END5RB執(zhí)行Segment2完成位打磨機,砂輪機停止運行6RB執(zhí)行Segment3皮帶機上無工件,RB過去放工件7RB執(zhí)行Segment3完成回HOME位等待下一個程序號3.2系統(tǒng)plc和機器人的I/O分配輸入I輸出QI0.5手動模式Q0.5自動指示柱燈〔綠色I0.6自動模式Q0.6手動指示柱燈〔黃I0.7自動啟動Q0.7故障指示柱燈〔紅I1.0本地模式Q1.0自動啟動指示I1.1遠程模式Q1.1故障指示I1.2故障復位Q2.0打磨機運行I1.4急停正常Q2.1砂輪機運行I1.5安全門正常Q2.2輸送帶前進I2.2工件傳感器1Q3.0機器人停止XS12.1I3.0機器人自動XS14.1Q3.1機器人上電XS12.2I3.1機器人上電XS14.2Q3.2啟動機器人XS12.3I3.2機器人系統(tǒng)運行XS14.3Q3.3故障復位機器人XS12.4I3.3機器人故障XS14.4Q3.7程序確認XS12.8I3.4機器人在原點XS14.5Q4.0發(fā)送程序號1XS13.1I3.7機器人等待程序號XS14.8Q4.1發(fā)送程序號2XS13.2I4.0機器人進行程序1XS15.1Q4.2允許運行程序段1XS13.3I4.1機器人進行程序2XS15.2Q4.3允許運行程序段2XS13.4I4.2機器人不在程序段1XS15.3Q4.4允許運行程序段3XS13.5I4.3機器人不在程序段2XS15.4I4.4機器人不在程序段3XS15.53.3程序分析3.3.1機器人程序號3.3.2機器人程序段一3.3.3機器人程序段二3.3.4機器人在程序段三四.機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,是機器人本體商中軟件做的最好的一款。支持機器人的整個生命周期,使用圖形化編程、編輯和調試機器人系統(tǒng)來創(chuàng)建機器人的運行,并模擬優(yōu)化現(xiàn)有的機器人程序。RobotStudio包括如下功能：CAD導入、AutoPath功能、程序編輯器、路徑優(yōu)化、可達性分析、虛擬示教臺、事件表、碰撞檢測、VBA功能、直接上傳和下載、缺點,就是只支持本公司品牌機器人,機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robotstudio軟件,按照上節(jié)所講,擺放好機器人、工件的位置,并創(chuàng)建好工件坐標系和機器人系統(tǒng)。在軟件界面上方的菜單欄中點擊控制器,選擇虛擬示教器,畫面中出現(xiàn)虛擬示教器。先將示教器打到手動擋,點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,可將語言改為中文。點擊程序編輯器,提示創(chuàng)建新的程序。點擊畫面中的例行程序,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"共四個例行程序。雙擊"home"例行程序,在界面中點擊添加指令再點擊movej,點擊程序中的"*",新建一個位置點P10選中"P10",點擊修改位置,由于機械臂的位置并未改變,就可將機械臂的原始位置設定為P10。返回例行程序,雙擊"csh"程序,點擊添加指令,在指令中點擊"common",在下拉菜單中選擇"settings",在點擊其中的"Accset"和"Velset"。Accset是設置的機械臂的加速度,而Velset設置的是機械臂的速度。返回例行程序,雙擊"Routine1"程序,進行軌跡編程。在軟件中,利用手動線性運動方式和捕捉末端工具,將機械臂上的焊接頭移至圖中位置,并用上述方式將該點設置為P20.在工件上需要進行弧形運動,所以,點擊添加指令中的"MoveC"指令。在圓弧上找一點以及圓弧的另一個端點,分別將其設置為MoveC指令中的P30和P40,這兩個點和P20共三個點可形成一個圓弧。將焊接頭移至工件下一個點,因為兩點之間是直線運動,所以選擇MoveL指令,并將該點設置為P50。以此類推,將工件上的所有點都在程序中設置好。如圖所示。此外,為安全起見,在焊接頭移動到最后一個點時,不能讓它直接回到工作原點,而是讓焊接頭垂直向上移動一段距離后,在回歸原點。添加MoveL指令,修改位置點設置,點擊功能按鈕,選擇Offs功能,如圖所示,括號中第一個設置為你選擇的參照點,即工件的最后一個點,后面的三個則分別代表工具的X、Y、Z軸,我們選擇工具向上移動即在Z軸上移動,X、Y軸為0。編寫好軌跡程序后,開始編寫主程序"main",在添加指令中選擇"ProcCall"指令即調用子函數(shù)。做完上述所有步驟后,程序編輯完成,點擊"調試"按鈕,選擇"PP移至Main",點擊虛擬示教器右側的"Enable"按鈕,再點擊下方的開始按鈕,機械臂則開始按照設定好的軌跡開始運動。4.3示教編程及運行過程按照4.2仿真案例的操作,先編寫一個rhome子程序,是機器人在原點的程序。在子程序中添加MoveAbsJ,jHome,v100,fine,tGripper;如圖4-1圖4-1機器人在原點當工站二完成流程并把工件放在中轉臺上時,三工站等待信號,當信號出發(fā)后,三工站機器人開始夾取工件,此時可以編寫一個子程序routine1,在程序中添加MoveJP1,V500,z200,tGripper;MoveJP2,V500,z50,tGripper;MoveLPpickpos,V500,z50,tGripper;當機器人在pickpos位置時,夾爪夾緊,在子程序下方編寫setGripper;如圖4-2所示：圖4-2機器人夾取工件當程序段一完成后,打磨機以及砂輪機開始啟動,機器人便結束信號一并等待信號二,接著便開始進入程序段二進行工件的打磨,如圖4-3：圖4-3機器人打磨當程序段二完成后,打磨機,砂輪機關閉,傳送帶啟動,機器人結束信號二并等待信號三,接著開始進入程序段三將工件放在傳送帶上,松開夾爪,如圖4-4：圖4-4工件放在傳送帶程序段三完成后,機器人便回到原點。五.上位機人機界面監(jiān)控本站有一個打磨機,一個砂輪機,一個皮帶機。電機手動操作畫面：操作：操作模式選擇手動,無一類故障,畫面選擇電機運行,啟動左上方小圓是綠色的。電機默認手動方式是點動模式,在此模式下,按啟動按鈕,按鈕背景變成綠色,電機運行。停止時,再次按點動,取消電機運行。按點動按鈕,電機運行模式會變成連續(xù),其背景會變成綠色,字體變成連續(xù),按啟動,啟運按鈕背景長綠,電機運行。停止時,再次按點動,取消電機運行。主控信號：本站和主PLC之間的交換信號；機器人：顯示本站的設備狀態(tài),安全門,急停,中轉臺傳感器。報警信息：六.收獲與體會在信息科學技術飛速發(fā)展的今天,隨著人力成本逐漸的上升,工業(yè)機器人逐漸取代人力成為流水線上行的"操作員"已成為必然趨勢。很幸運能夠在畢業(yè)之前有這種機會上機器人實訓課,雖然兩周的時間很短,但這已經(jīng)為我開啟了學習機器人的那扇門。兩周的時間雖然無法把這條生產(chǎn)線完全搞透,但對于運行的流程已經(jīng)大致了解,這是一條有該產(chǎn)線系統(tǒng)由一個SIEMES315PN-DPPLC做主站,5個224PLC做從站,每一個224PLC控制一個工作站,工作站與工作站之間轉遞信號通過EM277通訊模塊與315PN-DPPLC連接,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)溝通。每個PLC從站控制與其相對應地機器人單元,五個ABB機器人中,除了工站一機器人是IRB120,其余四個工站都是IRB1400,五個工位分別實現(xiàn)了上料的搬運,工件的焊接,工件打磨以及去毛刺,利用相機對打磨后工件的瑕疵檢測,負責料件成次品的分揀。首先,我們對產(chǎn)線進行了調試,雖說調試步驟很少,但真正上手起來并不是那么一氣呵成,其間的細節(jié)很容易就會遺漏。因為有plc控制,所以自然少不了電氣接線圖和plc控制程序,作為電氣專業(yè),雖然平時有接觸過圖紙以及編寫過plc程序,但當看到這項大工程的圖紙時,整個人都不好了,密密麻麻地端口分布看的我們頭都大。Plc程序則更不用說了,想想在學校里學的那些,果然是基礎,入門,光憑老師上課教的那些知