ABB工业机器人自动控制

1、第,5,章,ABB,工业机器人自动控制,2020/2/8,主要内容,直线运动控制,程序数据建立,RAPID,程序创建,圆弧运动控制,1,2,3,4,通信接口的建立与连接,5,学习目标,1,知识目标,熟悉了解程序数据的类型和分类,掌握基本,RAPID,程序指令、程序编写、调试、自动运行功能,了解,ABB,机器人,I/O,通信的种类,2,技能目标,能够熟练进行程序数据建立、三个关键程序数据的设定,能够建立任务模块、例行程序，实现指令控制机器人运动,掌握,ABB,标准,I/O,板的配置,Profibus,适配器与,PLC,进行通信的配置方法,3,情感目标,认真细心，规范操作,勤恳学习，合作互助,任务

2、,1,程序数据建立,任务描述,了解程序数据的类型和分类、学会建立程序数据的操作步骤、重点掌握三个关键程,序数据,tooldata,wobjdata,loaddata,的设定,知识准备,一、初识程序数据,程序数据是在程序模块或系统模块中设定的值和定义的一些环境数据。用户创建的,程序数据可以供给同一个模块或其他模块中的指令进行引用,二、程序数据的类型与分类,1,程序数据的类型分类,本部分给读者介绍程序数据的类型分类和几个典型的存储类型，供读者对程序数据,有个基本的认识,ABB,机器人的程序数据类型目前有,102,个之多，在示教器的,程序数据,界面查看,任务,1,程序数据建立,知识准备,二、程序数据

3、的类型与分类,2,程序数据的存储类型,1,变量型数据,VAR,在程序执行的过程中和停止时，变量型数据会保持当前的值。但如果程序指针被移到主,程序后，变量型数据数值会丢失,2,可变量数据,PERS,在程序执行过程中，无论程序的指针如何变化，可变量数据都会保持最后赋予的值，这,可谓可变量数据的一大特点,3,常量数据,CONST,常量数据的最大的特点是在定义时已经赋予了固定数值，无法再在程序中进行修改，除,非手动修改,三、三个关键的程序数据,在进行,RAPID,程序编程之前，需要构建起必要的,ABB,工业机器人编程环境，其中有工具,任务,1,程序数据建立,知识准备,三、三个关键的程序数据,在进行,R

4、APID,程序编程之前，需要构建起必要的,ABB,工业机器人编程环境，其中有,工具数据,tooldata,工件坐标,wobjdata,负荷数据,loaddata,这三个必须的程序数据需要,在编程前进行定义,1,定义工具数据,tooldata,工具数据,tooldata,用于描述安装在工业机器人第六轴上的工具的工具坐标系中心,Tool Center Point,TCP,质量、重心等参数数据。一般不同工作环境的机器人需,要配置不同的工具，比如弧焊的机器人就使用弧焊枪作为工具，而用于搬运板材的机器,人就会使用吸盘式的夹具作为工具，如图,5-2,所示,图,5-2,工具坐标系中心,任务,1,程序数据建立

5、,知识准备,三、三个关键的程序数据,2,工件坐标,wobjdata,的设定,工件坐标定义了工件相对于大地坐标或其他坐标的位置。机器人可以拥有若干工件,坐标系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。对机器人进行,编程时就是在工件坐标中创建目标和路径。这带来很多优点,重新定位工作站中的工件时，只需要更改工件坐标的位置，所有路径将即刻随之更新,允许操作以外轴或传送导轨移动的工件，因为整个工件可连同其路径一起移动,任务,1,程序数据建立,知识准备,三、三个关键的程序数据,3,有效载荷,loaddata,的设定,对于搬运应用的机器人，如图,5-4,所示，应该正确设定夹具的质量、重心数据

6、,tooldata,以及搬运对象的质量和重心数据,loaddata,图,5-2,搬运机器人,任务,1,程序数据建立,实践操作,一、程序数据建立,程序数据的建立一般可以分为两种形式：一种是直接在示教器中的程序数据画面中,建立；另一种是在建立程序指令时，同时自动生成对应的程序数据。此环节介绍在示教,器的程序数据画面中建立,bool,布尔数据）类型程序数据的步骤,点击菜单栏,控制器,点击,示教器,出现,ABB,示教器界面，点击,ABB,菜单图标,如图,5-5,所示，单击,程序数据,选项，进入选择程序数据类型选择界,面，如要创建的程序数据类型不在此页面中，点击左下角,视图,选项，选择全部数据类,型，如

7、图,5-6,所示,任务,1,程序数据建立,实践操作,一、程序数据建立,双击,bool,或单击,bool,再单击,显示数据,之后，进入创建,bool,程序数据类型界面,之后，单击,新建,进入,bool,类型数据参数设定界面。根据实际需要，更改名称、范,围、存储类型等，如图,5-7,所示，点击,确定,所创建的,bool,类型数据，会列表显示在创建程序界面中，如需对已建立的,bool,进行删,除或更改，单击,5-8,界面中的,编辑,进行操作选择,二、工具数据,tooldata,设定，工件坐标,wobjdata,的设定,具体步骤项目二的任务,4,已经介绍，在此不再赘述,任务,1,程序数据建立,实践操作

8、,三、有效载荷,loaddata,的设定,新建有效载荷，打开虚拟示教器，设置手动操纵模式，点击,ABB,菜单，选择,手动操,纵,进入界面，选择,有效载荷,如图,5-9,所示，首次建立工具数据，列表中只有默认有,效载荷数据,load0,点击,新建,弹出有效载荷数据属性设置窗口如图,5-10,所示，点击,方框中按钮,可更改名称，再根据实际工作需要设定其他属性之后，点击,确定,有效,载荷数据,load1,添加到列表中,有效载荷设定，选中列表中,load1,点击,编辑,选择,更改值,如图,5-11,所示，对有,效载荷的数据根据实际的情况进行设定，如图,5-12,所示，各参数代表的含义请参考表,5-3,

9、有效载荷参数表,任务,2 RAPID,程序创建,任务描述,建立程序模块,Moudle1,模块,Moudle1,下建立例行程序,main,和,Routine1,在,main,程序下进行运动指令的基本操作练习,知识储备,一、程序模块与例行程序,RAPID,程序中包含了一连串控制机器人的指令，执行这些指令可以实现对机器人的,控制操作。应用程序是使用称为,RAPID,编程语言的特定词汇和语法编写而成的,RAPID,是一种英文编程语言，所包含的指令可以移动机器人、设置输出、读取输入，还能实现,决策、重复其他指令、构造程序、与系统操作员交流等功能,RAPID,程序的基本架构如,表,5-4,所示,RAPID

10、,程序模块,1,程序模块,2,程序模块,3,程序模块,4,程序数据,主程序,main,例行程序,中断程序,程序数据,例行程序,中断程序,功能,程序数据,例行程序,中断程序,功能,表,5-4 RAPID,程序架构,任务,2 RAPID,程序创建,知识储备,二,RAPID,控制指令,ABB,机器人的,RAPID,编程提供了丰富的指令来完成各种简单与复杂的应用。项目四,任务,2,中详细介绍了运动控制指令，相关内容请参照学习，此处不再赘述，接下来介绍其,他一些程序指令,1,常用,I/O,控制指令,Set,将数字输出信号置为,1,Reset,将数字输出信号置为,0,WaitDI,等待一个输入信号状态为设

11、定值,任务,2 RAPID,程序创建,知识储备,二,RAPID,控制指令,2,常用逻辑控制指令,IF,满足不同条件，执行对应程序,WHILE,如果条件满足，则重复执行对应程序,FOR,根据指定的次数，重复执行对应程序,TEST,根据指定变量的判断结果，执行对应程序,3. Offs,偏移功能,以当前选定的点为基准点，在当前工件坐标系下，按照选定的基点，沿着选定工件,坐标系的,X,Y,Z,轴方向偏移一定的距离,4,运动控制指令,RelTool,RelTool,对工具的位置和姿态进行偏移，也可实现角度偏移,任务,2 RAPID,程序创建,知识储备,二,RAPID,控制指令,5. CRobT,功能,其

12、功能是读取当前工业机器人目标位置点的信息,6. CJontT,功能,其功能是读取当前机器人各关节轴旋转角度,7,写屏指令,其功能是在屏幕上显示需要显示的内容,任务,2 RAPID,程序创建,实践操作,一、建立程序模块和例行程序,新建程序模块，打开虚拟示教器，设置手动操纵模式，点击,ABB,菜单，选择,程序编辑,器,进入界面，如图,5-13,所示，提示,不存在程序。是否需要新建程序或加载现有程,序,选择,取消,进入模块列表界面，单击,文件,选择,新建模块,弹出页面后选,择,是,如图,5-14,所示，单击方框中按钮,ABC,设置模块名称,Module1,选择,确,定,创建新模块，进入模块列表，选中

13、新建的模块,Moudel1,然后单击,显示模块,如,图,5-15,所示，单击,例行程序,进行例行程序的创建,图,5-4,新建程序模块,任务,2 RAPID,程序创建,实践操作,一、建立程序模块和例行程序,新建例行程序，图,5-16,中，单击,文件,选择,新建例行程序,首先建立一个主程序,名称设定为,main,单击,确定,如图,5-17,所示。按照同样的步骤，新建另一个例行程,序（如名称,Routine1,，用于被主程序调用或其他例行程序互相调用。例行程序列表界,面，单击,显示例行程序,在图,5-18,中，选中需要插入指令的程序位置，单击,添加指,令,切换到指令列表，选择合适的指令，就可以进行编

14、程了,图,5-16,新建例行程序,任务,2 RAPID,程序创建,实践操作,二、添加常量赋值指令,在图,5-19,中，选中,指令，弹出图,5-20,界面，选择,reg1,变量，再点击,更改数据类,型,选择,num,选中,并蓝色高亮显示，打开,编辑,菜单，选择,仅限选定内,容,通过软键盘输入数字,1,然后单击,确定,最后，添加完赋值指令界面如图,5-21,所示,图,5-19,插入程序指令,任务,2 RAPID,程序创建,实践操作,二、添加常量赋值指令,添加数学表达式的赋值指令操作，在指令列表中选择,选择,reg2,变量，选中,显示为蓝色高亮，选中,reg1,单击,按钮，选中,打开,编辑,菜,单，

15、选择,仅限选定内容,然后在弹出的软键盘画面中输入,1,单击,确定,如图,5-22,所示，再单击,确定,弹出图,5-23,提示,是否需要在当前选定的项目之上或之下插入指,令,选择,下方,完成如图,5-24,所示,图,5-22,编辑程序指令,任务,3,直线运动控制,任务描述,直线运动路径程序：机器人在位置点,pHome,等待运动指令。一旦外部输入信号,di1,为,1,机器人沿着物体的一条边从,p10,到,p20,走一条直线，结束以后回到,pHome,点,长方形路运动径程序：机器人在位置点,pHome,等待运动指令。一旦外部输入信号,di1,为,1,机器人在长方形中移动,如图所示。从,p10,点出发

16、沿着,p20,p30,p40,的路线，最后,回到起点,p10,结束以后回到,pHome,点,知识储备,一、编制程序的基本流程,明确任务需求，确定需要多少个程序模块,根据实现功能，确定各个程序模块中要建立的例行程序，不同的功能放到不同的程序,模块中，如夹具打开、夹具关闭这样的功能就可以分别建立成例行程序，方便调用与管,理,任务,3,直线运动控制,实践操作,一、直线运动路径程序,按照上一小节的内容，建立程序模块和例行程序，本任务建立的程序模块名称为,Module1,根据功能建立的例行程序分别为,main,主程序）,rHome,机器人回,到初始位置等待）,rInit,初始化）,rMoveLine,直

17、线运动路径,1. main,主程序,main,主程序中主要进行的是程序执行的主体架构设定，在开始位置调用,rInit,初始化,例行程序。添加,WHILE,指令，并将条件设定为,TRUE,在循环中设定,IF,条件语句，满,足,di1=1,时，调用两个例行程序,rMoveLine,和,rHome,在,IF,下方再添加,WaitTime,指令，参,数是,0.5s,main,主程序,任务,3,直线运动控制,实践操作,一、直线运动路径程序,2,机器人归位等待程序,rHome,选择合适的动作模式,使用示教器摇杆将机器人运动到指定位置作为机器人的空闲等待,点，选中,pHome,目标点后修改位置，将机器人的当

18、前位置数据记录下来,操作步骤如下,示教器,ABB,菜单,手动操纵,下，选中要使用的工具坐标和工件坐标，如图,5-25,所示,选择,rHome,单击,显示例行程序,如图,5-26,所示,选中,插入指令位置，单击,添加指令,在指令列表内选择,MoveJ,如图,5-27,所示,任务,3,直线运动控制,实践操作,一、直线运动路径程序,2,机器人归位等待程序,rHome,双击,进入指令参数修改界面，通过新建或选择已存在的参数数据，修改为图,5-28,中,给出数据,选择合适的动作模式，使用摇杆手动将机器人运动到合适位置，作为机器人的初始位,置点，选中,pHome,单击,修改位置,将机器人的当前位置数据记录

19、下来。单击,修改,进行确认，如图,5-29,所示,图,5-29,修改初始位置,任务,3,直线运动控制,实践操作,一、直线运动路径程序,3. rInit,初始化程序,在,rInit,初始化程序中加入需要做初始化的内容，如速度限定、夹具复位等，程序增,加两条速度控制的指令,在添加指令列表的,Settings,类别中,和调用了归位等待的例行程序,rHome,单击,例行程序,标签，选择,rInit,例行程序，单击,显示例行程序,如图,5-30,所示,选中,单击,添加指令,在指令列表中的,Setting,类别中添加,ACCSet,和,VelSet,指令，如图,5-31,所示。调用,rHome,例行程序，

20、选择,ProcCall,弹出界面图,5-32,单击,确定,任务,3,直线运动控制,实践操作,一、直线运动路径程序,4,直线运动路径程序,rMoveLine,选择合适的动作模式，使用示教器摇杆将机器人运动,p10,点并修改位置记录下来，用,同样的方法运动到,p20,点并记录下来,击例行程序标签，选择,rMoveLine,例行程序，单击,显示例行程序,如图,5-33,所示,选中,单击,添加指令,选择,MoveJ,指令，将参数设定为图,5-34,中所示,选中,p10,点，选择合适的动作模式，使用摇杆手动将机器人运动到合适位置，作为机器,人的,p10,点，单击,修改位置,记录,p10,点位置,单击,添

21、加指令,选择,MoveL,指令，将参数设定为图,5-35,中所示。选中,p20,点,选择合适的动作模式，使用摇杆手动将机器人运动到合适位置，作为机器人的,p20,点，单,击,修改位置,记录,p20,点位置,任务,3,直线运动控制,实践操作,二、运行调试程序,在完成例行程序编写以后，需要对例行程序进行调试，调试的目的主要有以下两个,检查程序的位置点是否正确，程序语句是否有语法错误,检查程序的逻辑控制是否有不完善的地方,1,对,rHome,程序调试,打开,调试,菜单，选择,PP,移至例行程序,如图,5-38,所示,PP,是程序指针的简称，在,示教器程序界面中显示为小箭头。程序指针永远指向将要执行的

22、指令。所以图中指令将,会是被执行的指令,选中,rHome,例行程序，然后单击,确定,如图,5-39,所示,按下示教器使能键,Enable,进入,电动机开启,状态。按下,单步向前,按健，并小心观,察机器人的移动，按键符号和名称如图,5-40,所示,任务,3,直线运动控制,实践操作,二、运行调试程序,1,对,rHome,程序调试,在指令左侧出现一个小机器人图案，说明机器人已到达,pHome,这个等待位置，如图,5,41,所示,2,对,rMoveLine,程序调试,打开,调试,菜单，选择,PP,移至例行程序,选择,rMoveLine,例行程序，然后单击,确定,选择,单步向前,按键进行单步调试，观看运

23、动指令的位置是否合适。机器人,TCP,点从,p10,到,p20,进行线性运动，如图,5-42,所示。注意：在同一个例行程序中，可以选中要调试,的指令后，使用,PP,移至光标,可以将程序指针移至想要执行的指令，进行执行，方便,程序的调试。如要将,PP,移至其他例行程序，可使用,PP,移至例行程序,功能,任务,3,直线运动控制,实践操作,二、运行调试程序,3,对,main,程序调试,打开,调试,菜单，单击,PP,移至,Main,PP,自动指向主程序的第一句指令，如图,5-43,所示,按下使能键,Enable,进入,电动机开启,状态。按下,程序启动,按键，并小心观察机器,人的移动,RAPID,程序在

24、手动状态下，完成了程序调试运动与逻辑控制确认正确之后,就可以将机器人系统投入自动运行状态了,4. RAPID,自动运行操作,将示教器界面的状态钥匙左旋至左侧的自动状态，如图,5-44,所示。单击,确定,确认,切换状态,任务,3,直线运动控制,实践操作,二、运行调试程序,4. RAPID,自动运行操作,单击,调试,单击,PP,移至,Main,将,PP,移动到主程序的第一句指令，弹出图,5-45,单击,是,单击,快捷菜单,按钮,单击,速度,按钮，设定程序中机器人运动的速度，如图,5-46,所,示,开启电动机，按下,程序启动按钮,观察到程序在自动运行,图,5-46,设置机器人运动速度,任务,3,直线

25、运动控制,实践操作,三、长方形运动路径程序,长方形运动路径程序与直线运动路径程序实施过程类似，任务实施起来并不困难,本任务建立的程序模块名称为,Module2,根据功能建立的例行程序分别为,main,主,程序）,rHome,机器人回到初始位置等待）,rInit,初始化）,rMoveRectangle,长方形运动路径,1. main,主程序,main,主程序中完成调用初始化程序、原点等待程序、长方形路径程序,2,机器人归位等待程序,rInit,选择合适的动作模式,使用示教器摇杆将机器人运动到指定位置作为机器人的空闲等,待点，选中,pHome,目标点后修改位置，将机器人的当前位置数据记录下来，操作

26、步骤,同项目,1,任务,3,直线运动控制,实践操作,三、长方形运动路径程序,3,初始化程序,rInit,在,rInit,初始化程序中加入需要做初始化的内容,如速度限定、夹具复位等，程序增加,两条速度控制的指令,在添加指令列表的,Settings,类别中,和调用了归位等待的例行程序,rHome,操作步骤同项目,1,的初始化程序,rInit,4,长方形运动路径程序,rMoveRectangle,选择合适的动作模式，使用示教器摇杆将机器人运动到,p10,点，并修改位置记录位置,数据，同样的方法修改,p20,点,p30,点,p40,点位置，并记录下来,任务,4,圆弧运动控制,任务描述,圆弧运动控制：机

27、器人在位置点,pHome,等待运动指令。一旦外部输入信号,di1,为,1,机,器人按照设定的弧线路径运动，从,p10,点出发经过,p20,点到,p30,点结束，最后回到,pHome,点，如图,5-49,所示,圆周运动控制：机器人在位置点,pHome,等待运动指令。一旦外部输入信号,di1,为,1,机,器人按照设定的圆周路径运动，从,p10,点出发经过,p20,p3,到,p40,点结束，再回到,p10,点完成圆周运动，最后回到,pHome,点，如图,5-50,所示,图,5-49,圆弧运动,p10,p20,P30,p10,P20,P30,p40,任务,4,圆弧运动控制,实践操作,一、圆弧运动路径程

28、序,按照上一个任务的内容，建立程序模块和例行程序，本任务建立的程序模块名称为,Module3,根据功能建立的例行程序分别为,main,主程序）,rHome,机器人回,到初始位置等待）,rInit,初始化）,rMoveCurve,弧线运动路径,1. main,主程序,main,主程序中完成调用初始化程序、原点等待程序、弧线运动路径程序,2,机器人归位等待程序,rHome,rHome,程序如下,PROCrHome(,MoveJ pHome,v200,fine,tool1wobj:=wobj1,ENDPROC,任务,4,圆弧运动控制,实践操作,一、圆弧运动路径程序,3,初始化程序,rInit,rIn

29、it,程序如下,PROCrInit(,AccSet 100,100,定义机器人的加速度,VelSet 100,5000,设定最大的速度与倍率,rHome,ENDPROC,任务,4,圆弧运动控制,实践操作,一、圆弧运动路径程序,4,弧线运动路径程序,rMoveCurve,rMoveCurve,程序如下,PROCrMoveRoutine(,MoveJ p10,v300,fine,tool1wobj:=wobj1,MoveC p20,p30,v500,fine,tool1wobj:=wobj1,ENDPROC,任务,4,圆弧运动控制,实践操作,二、圆周运动路径程序,圆弧运动指令,MoveC,在做圆弧

30、运动时一般不超过,240,所以本任务一个完整的圆通,常使用两条圆弧指令来完成,1. main,主程序,main,主程序中完成调用初始化程序、原点等待程序、长方形路径程序,main,主程序如下,PROCmain,rInit,进入初始化程序进行相关初始化的设置,WHILE TRUE DO WHILE,的死循环，隔离初始化程序,IF di1=1 THEN,判断,di1=1,机器人执行对应的路径程序,任务,4,圆弧运动控制,实践操作,二、圆周运动路径程序,1,main,主程序,rMoveRound,执行圆周路径运动程序,rHome,执行归位程序,ENDIF,WaitTime,0.5,等待,0.5s,指

31、令，防止系统,CPU,过负荷,ENDWHILE,ENDPROC,任务,4,圆弧运动控制,实践操作,二、圆周运动路径程序,2,机器人归位等待程序,rHome,rInit,程序如下,PROCrHome(,MoveJ pHome,v200,fine,tool1wobj:=wobj1,ENDPROC,3,初始化程序,rInit,程序如下,PROCrInit(,AccSet 100,100,rHome,ENDPROC,任务,4,圆弧运动控制,实践操作,二、圆周运动路径程序,4,圆周运动路径程序,rMoveRound,选择合适的动作模式，使用示教器摇杆将机器人运动到,p10,点，并修改位置记录位置,数据，

32、可以采用同样的方法修改,p20,点,p30,点,p40,点位置，并记录下来，但此方法容,易造成位置不准，圆弧路径误差较大，所以可以采用,Offs,位移偏移功能设定其他位置点,rMoveRound,程序如下,PROCrMoveRectangle(,MoveJ p10,v200,fine,tool1wobj:=wobj1,MoveC Offs(p10,100,100,0),Offs(p10,200,0,0),v500,fine,tool1wobj:=wobj1,MoveC Offs(p10,100,-100,0),p10,v500,fine,tool1wobj:=wobj1,ENDPROC,任务,

33、5,通信接口的建立与连接,任务描述,配置,I/O,板：以最为常用的,ABB,标准,I/O,板,DSQC651,为模块为例，模块单元为,board10,总线连接为,DeviceNet1,地址为,10,创建数字输入信号,DI0,数字输出信号,DO0,组输,入信号,GI0(4,位）、组输出信号,GO0,4,位）和模拟输出信号,AO0,实现,I/O,信号的监控及,操作,介绍使用,DSQC667,模块通过,Profibus,与,PLC,进行通信,知识储备,一,ABB,机器人,I/O,通信的种类,ABB,机器人提供了丰富的,I/O,通信接口，如表,5-5,所示。利用这些接口可以实现机器,人与周边设备的通信

34、连接,ABB,的标准,I/O,板提供了几种常用处理信号,I/O,信号类型、说明和应用实例如表,5-6,表述,任务,5,通信接口的建立与连接,知识储备,二、认识,ABB,标准,I/O,板,DSQC651,常用,ABB,标准,I/O,板如表,5-8,所示,ABB,标准,I/O,板,DSQC651,是最为常用的模块，提供,8,个数字输入信号,8,个数字输出,信号和,2,个模拟输出信号的处理，模块接口说明如图,5-53,所示,X1,X3,X5,X6,端子使,用定义和地址分配分别见表,5-9,表,5-10,表,5-111,和表,5-12,型号,说明,DSQC651,分布式,I/O,模块,di8/do8a

35、o2,DSQC652,分布式,I/O,模块,di16/do16,DSQC653,分布式,I/O,模块,di8/do8,带继电器,DSQC355A,分布式,I/O,模块,ai4/ao4,DSQC377A,输送链跟踪单元,表,5-8,常用,ABB,标准,I/O,板,任务,5,通信接口的建立与连接,实践操作,一、配置,I/O,板,ABB,标准,I/O,板都是下挂在,DeviceNet,现场总线下的设备，通过,X5,端口与,DeviceNet,现场总线进行通信。选择,DSQC651,板进行通信，参数配置步骤如下,打开示教器,ABB,菜单下选择,控制面板,选择,配置,弹出界面，选择,DeviceNet,Device,再单击,显示全部,进行,DSQC651,模块的设定，如图,5-54,所示,在弹出界面中，单击,添加,弹出界面如图,5-55,所示，点击右上角下拉箭头，选择,DSQC651