工业机器人生产实训-打磨工站

1、生产线控制技术综合实训评分表课程名称:生产线控制技术综合实训设计题目：产线控制系统机器人模拟打磨班级：ZB02151 学号：30姓名：班级：ZB02151 学号：42姓名：班级：ZB02151 学号：29姓名：项目评分比例得分平时25%报告45%答辩30%成绩指导老师:常熟理工学院电气与自动化工程学院生产线控制技术综合实训报告题目：产线控制系统机器人模拟打磨名:号:级:ZB02151指导教师:起止日期:2017/1/3-2017/1/11目录一. 产线控制系统介绍与调试 产线控制系统介绍该产线系统由一个 SIEMES315 PN-DPPLC做主站，5个224 PLC做从站，每一个224 PLC

2、控制一个工作站，工作站与工作站之间转递信号通过EM277通讯模块与315 PN-DP PLC连接，从而实现数据沟通如图1-2。每个PLC从站控制与其相对应地机器人单元，如图1-1。五个ABB机器人中，除了工站一机器人是IRB120,其余四个工站都是IRB1400, 五个工位分别实现了上料的搬运，工件的焊接，工件打磨，对打磨后工 件的瑕疵检测，负责料件成次品的分拣。出于安全考虑，每个工位的报 警按钮在PLC中都是串联的，所以只要有一个报警，整个产线都会报警。图1-1系统构成分布PLCOProfibusRepeater 吉 1RepeaterRepeater31 pgPLd-PLZ4I皿Eh1l7

3、?5MZ77CP5612言&r；77爾I凶图1-2网络分布产线运行前的调试在运行机器人之前，首先要把各控制柜的报警信息消除，然后将机器人调到原点位置以及将示教器调到main函数位置。首先打开各个控制柜的上电按钮BB，由于调试时每个工位调试的步骤都是一样， 在这里 我就以工位三为例调试一下。消除HMI报警上电后，控制面板和三色灯上会出现红色报警信号，所以先要消除报警信息。现将控制柜上的一排按钮开关打到手动和本地模式如图1-3 ；图1-3手动和本地模式此时点下人机界面上的报警信息会出现图1-4报警画面，按下复位按钮直至所有报警信号消失。后再按下 -E :-1 -.' I耳卑-R1

4、|皿 ti图1-4人机界面报警信息PT调试示教器在报警信息解除后，调试示教器，先把机器人控制柜打到手动L紧接着手握示教器，点击左上方，再按如下图1-5步骤操作，程序编辑器一调试一PP例行程序一MOVEHOM使能键，按下使能键不松开再按下 启动按钮，听到“啪”的一声表明操作成功，此时松开使能键。再调示 教器上的PP至main,按下使能键，听到“啪”的一声操作成功，再将 机器人控制柜打到自动，PLC控制柜上也打到自动和远程模式。再回到PLCO总控制柜上按下启动和复位按钮，然后回到工位上按下启动和复位按钮直到上方的三色灯跳至绿色，表明调试已成功。调试成功后按下最前面的S按钮，整条产线便开始运作。AF

5、t- * Qr bdr. 图1-5操作步骤J.MW I- 二.单元控制系统硬件介绍 控制柜构成部分该单元控制柜里有13个空开，一个24V开关电源，一个CPU224模 块,二个扩展模块EM223一个通信模块EM277 8个继电器（KAES1KAES2KAAS1 KAAS2 如图 2-1 所示:门乜 « m S a JA ! fw « & t If It I-仇AUL:曲沁liV J也盟榔1鮮枪SaC巒8妇匕1 為嶽h、，fc * *纱鼻曽“壬和片，常趣浮漿沖SIT*苇二.厂込至dJY沖:质晤附川/ukHF V|图2-1控制柜内部图空开的作用开关作用QF2插座QF4机器

6、人开关QF5整理块开关CV1QF1打磨机开关MI1QF1砂纸机开关EM1QF1传送带开关QF11PLC CPU供电QF12HMI供电QF13CUP输入输出M02输入输出M03输入输出QF14控制面板、JB1接线箱、安全回路QF15伺服控制器1、伺服控制器2QF16机器人QF21M01输出电源的选择该单元选择了 CPU224 CPU224主机数量I/O点为14输入/10输出共24个，扩展能力强，可连续7个扩展模块，最大可扩展至168个数 字量I/O或35个模拟量I/O点；13kb程序和数据存储空间，6个独立 的30khz高数计数器，2路独立的20hz高速缓冲输出，具有pid控制,I/O端子排很容

7、易整体拆卸，是个控制能力较强的控制器。另外由于I/O口数量有限，所以还选用了扩展模块 EM224增加I/O的数量。通讯模块EM277EM277是S7-200的智能扩展模块，由于本产线是利用profibus-dp 进行 通讯，所以才会选则此模块，P rofibus 网络通常有一个主站和若干个I/O从站，EM277只能做Profibus-dp 的从站，而不能做主站。机器人打磨单元部分有一个IRB1410机器人以及对应的机器人控制柜和示教器，一个打磨机，一个砂轮机，一个皮带机组成如图2-2，其间机器人感应工件所选用的传感器为电容式传感器如图2-3，电容式传感器结构简单，精度高，易于制造，一般用金属做

8、电极以无机材料做绝缘之承，能承受很大的温度变化，高压力，高冲击，过载等。图2-2打磨砂轮传送带图2-2电容式传感器 电气接线I/O分析控制灯以及电机的I/O 口接线图如图2-3,10 口和I1 口基本上都被用来作为按钮以及开关的控制，为传感器信号输入，分别为三色灯自动，手动，故障复位指示灯；和控制 柜上启动和故障指示灯；分别为三给电机打磨、砂轮、传送带。-ManuaiMcxje自功fin-Auto Hun/1B.S本城« ALncaiMode/IB 4jjcWffjX-RomoteMode/16-43f0/Itt.Z-EstopOKm安仝niEWSGOK/21,8/IB.2/in 3

9、10.5ICOIO. 7non.1n,2n.3H6I2J工件伎S8H1-ASl*CVh1 622OFfX*X005 0-QOCO-007(0-010 0-2：®rw/192/192"9 3f1B6/188-Auto Lamp12.3-ManudiUmp-Fautttamp-AutoRunLimp-FaulttampKMttfTZo-If 9-EM IR jrk. MH.声-CV"Fm?irr控制机器人的I/O口接线图自刊s式-RflCiQtANtQ "Hfi ri 1上甲一轻在-MoiniOrtElaE十e：H :iTiCyciars们z尺OIM带茄Lj

10、fl.+气H l-'l:.1机»>倉謹点-ftnbotAtHomeT + ft&lH. J»H1+4.rb1-RC-XSU:GFRBIH用卄 RBI-RC-XS14:7"ftSKI.S番苻哩带号-WiilPtLiyam"FJ51T.5嵐秤不芳f'UTiProgranri 1 molT e反稈序号2-1riiP/cigran-i5' + R.31-M c未逋入煌啤StClLtOf&egl-tR&l/l 7交追丘柩再哉？©iitGrsr 淞'Kfji'l r旳1 tii£

11、;2 Q丄Jq im丄O冷J40 门 7”7理卜斗 143h1 3"*-L±-o 阳V03 3 0-Asriro-»-O4jOSi''O4 2O'2 REV2fRotiolSlop机a人稈止rtRB 1/2.2UotorOn机B人上iRBVZS-SlortOyct*Ret/a3Fv*件M,仗*>RB 1/2.4oRBl-ftC-XS125* *861/24*RBbRC-X5126用*RBt/a5*RBbRC XSU7-rRBt/2.6*ProgrwnVttld*RBI/26-SendProgramljua«孚号1*RB 1/

12、2.7*3«ndProgrAm2ICiMft序号2*RBi/2 7StanSegI尢件迖方序»<*RB1/38-Starr S»g2丸许2厅庠2*>RR1/28Swt$ro3尢件2行庫&3三.PLC程序设计控制流程系统pic和机器人的I/O分配输入I输出Q手动模式自动指示柱灯（绿色）自动模式手动指示柱灯（黄）自动启动故障指示柱灯（红）本地模式自动启动指示远程模式故障指示故障复位打磨机运行急停正常砂轮机运行安全门正常输送带前进工件传感器1机器人停止机器人自动机器人上电机器人上电启动机器人机器人系统运行故障复位机器人机器人故障程序确认机器人在原发送

13、程序号1占八、机器人等待程序号发送程序号2机器人进行程序1允许运行程序段1机器人进行程序2允许运行程序段2机器人不在程序段1允许运行程序段3机器人不在程序段2机器人不在程序段3程序分析机器人程序号ST02 RB与STQ3 RE无干涉，中转台 有工件"用给e- -pttEiflFvaneo po_f声rva»Masi 122 nabaatfwrMiscIIC )I MAS1 FXllMdh gywRfibs破M«9Adhrfkriwr FMbKFrriHlSil AbReadift-：MaO 1I I1 1 Inov.eEHEMOINQur机器人程序段一STO2 K

14、&与sra KB无干涉，中转台 苕丁件*15I Mtn毎人程列釦机a人藝申1<自楓件RUnP心)1 140 P0_EnRV2ro£9 AS1I2?RbAwhjR旷皿20 (3 如(oRTTNIM RbElarteflliQiIJW* 口1*1 *sI细址却I,AS11 12?圧iM.耐AiJtoFL>iHadtMid?自功诒廿Pt)_Erfih£fta：|v2aCL術揖無人逗EFttAiioRmnpM2O.0一1 -|_ W _-_! Br J.机暮人§动延n中BblrFrofll RblAilSefl14 0 4.2机養人理拥却 無许程呼除_

15、+J机器人程序段二1Gi启師理扎籾翹纱器入呦egRfcInProgVUOMI1 Aijri：Q?OI I1 HEM1R：O21 PboRuM200 AutcAiJhM*!MlQ2 nb&l4rtS«g204 3禍AMoRurModeEMI RutMil RunR 屮toKijf両UEiLMW2"21QIC1|旷04 3as+J机器人在程序段三+J皮带机不运动，皮带札t无工件4,问171跚机s人as證工机8人敲件翱希逶淆AblnPl:l40 CvnFQfrt«d.O22曲*2(1(1 Ajutofli>iW*Wilift2 RbST闻3l04 4AlM

16、bF unMode'tViFofwwd PQJwftSlFbInPtogI _ RwS3 址lMia2'Q221v20oe<M200140飞44II自她行1 jj 工 laittW屬 0 lOAWaiL,序 fp+JT I * ，1 (1IC)四.机器人仿真与示教编程 软件介绍Robotstudio是瑞士 ABB公司配套的软件，是机器人本体商中软件做的最好的一款。支持机器人的整个生命周期，使用图形化编程、编辑 和调试机器人系统来创建机器人的运行，并模拟优化现有的机器人程VBA序。Robot Studio 包括如下功能：CAD导入、Auto Path功能、程序编辑器、路径优

17、化、可达性分析、虚拟示教台、事件表、碰撞检测、机器人功能、直接上传和下载、缺点，就是只支持本公司品牌机器人, 间的兼容性很差。其界面如下图4-1所示:图4-1仿真界面仿真案例打开 robot studio软件，按照上节所讲，摆放好机器人、工件的位置，并创建好工件坐标系和机器人系统。A ,在软件界面上方的菜单栏中点击控制器，选择虚拟示教器，画面中 出现虚拟示教器。AJln-rtniEi OH衬.Zt CUWH VUIVtf 1Mum 帆*M IrW 旳I riiMKttm wr>4ofw : vND vnm匸no刖Prog* ni Poirwtf notavai Mt二凶tr-4.1J f

18、 )- 1勺dtlJ Tp J"豆Load PTfti<lrtL.先将示教器打到手动挡，点击示教器左上角的主菜单，在其中选择con trol panelD Rff 戸 CMbtc fl M0S： 口 PBrfrMhi折申）fl ait尸 %fW)l >t«FIhlU.T自功片曲I（控制面板），再选择Ianguage，可将语言改为中文。点击程序编辑器，提示创建新的程序。ft *!«*«#PFPf »flLn u<SfclTEW PBOCEHDMDOUUBa浙*BnUt-ZFU '>r tWHfl*LZm-Ebe;

19、'nj点击画面中的例行程序，在出现的界面中的左下角的“文件”中选择“新建例行程序”分别创建“ main”、“home> “routine ”、“csh”共四个例行程序。|i雀:3 T-*I 业I hlAfliBdrsgtlHl)klduduleIV(Kc4irT心0ICwtirvlObh JuikiJcfriKRdiir?SCVJUJTbl Imovej,点SlhCitri.EMD-PKOChaxHi_1-Morve J,vlOOD.ENP-FBOCppoc cBh门、"v<aMT>EN&PHOCEMUlPDVliE12.总UH=VI 鬼:"

20、;HDJicofcAKfIwCknJrcd*Ti1 1KH1Jc t-+11 K 4 J- JD<jh 嘲lrJ"h.叫' * <八Li选中“P10',点击修改位置，由于机械臂的位置并未改变，就可将机械臂的原始位置设定为P10。返回例行程序，双击“ csh”程序，点击添加指令，在指令中点击“common，在下拉菜单中选择“ settings ”，在点击其中的“ Accset”和“ Velset ”。Accset是设置的机械臂的加速度，而 Velset设置的是机械臂的速双击“ home例行程序，在界面中点击添加指令再点击击程序中的“*”，新建一个位置点P10

21、度。=ZIi<PROC CED AccSet 100rVtlSet 100,EMC PliOCSHCHODULE亦中HTO i-kDr-hn Jtall. 4*l R k H pS-1bnrtiitnzflcl lh沁Slicfcra*Mtg1iijHZeI1 A1K +>IB=FU '! nt5000;n_)s 1. nu返回例行程序，双击“Routine1 ”程序，进行轨迹编程。在软件中,利用手动线性运动方式和捕捉末端工具,将机械臂上的焊接头移至图中位置，并用上述方式将该点设置为 P20.导欣»tl DWM T I _；.1諂才叮fcUz-M-u J. vlD

22、OiZlS Hn 他KM.tiRBMoveCMoveC在工件上需要进行弧形运动，所以，点击添加指令中的“ 指令。在圆弧上找一点以及圆弧的另一个端点，分别将其设置为 指令中的P30和P40,这两个点和P20共三个点可形成一个圆弧。I 壬 V 亟一El- .口5 I H -H fl H N- r rK = HHHn； ic'kSutim I)I4±ivu J 屮 hateveC pJO, 亠 al&?noc* Xq£ jvlOOttTi*4LI兀卜T _ -! V = 4 fkfe hU* flU71 pmG-R&ytui*rtiUarane"

23、KoTTeCJfoveLaSEiUPKtX：F阿 pM. piQ”vianD. !1340、irLiVIOSO. iPF卜 lU AH#*t- t-tr厂；卸liH将焊接头移至工件下一个点，因为两点之间是直线运动，所以选择MoveL指令，并将该点设置为P50。以此类推，将工件上的所有点都在程序中设置好。如图所示。LI - Xrrw">r且VMgrIte - nrvi/iMkdxklev-bfi iMl 斤)5二用命IPROC Routine 1 JNoveJttoveCHqvcLM*v会CMoveLp 2B pJ'O'x p5& J p&H p佝

24、MoVeLMoveLV1000 J :r p4D. vl Vigo, pM riM' vl60p< rlOiOO.I, vl OiOOfcHJhMr4iJnnnIFhwLla ArtflitINDPRQCEr4i；林fitit币户旳n 1此外，为安全起见，在焊接头移动到最后一个点时，不能让它直接回到工作原点，而是让焊接头垂直向上移动一段距离后，在回归原点。Offs 功添加MoveL指令，修改位置点设置，点击功能按钮，选择能，如图所示，括号中第一个设置为你选择的参照点，即工件的最后一个点，后面的三个则分别代表工具的 X、Y、Z轴，我们选择工具向上移动即在Z轴上移动，X、Y轴为0。C

25、± lilt iWm 卑:Xvltut-Dloffi<Eir> <E!(r ” <Exr? j建 plfl pl 10 p30 p501哋1H*_+pl 00同0pw< 1>60畐亠* T<n-llffc垄 伽I谢76*E ：)H >>p30.P50,731 FU *¥IT V¥HC3（恋平-TB 盂丄对REHIH带一1 inraRijEVBiiE 1UtMMIfHtitIfr 1 1齟邸HIp90. plOO'p V100&, fine, too 01f3(pl00,0,0,50), viop

26、4D, 5rl000, fine, vlDOO, fine, tool p70, rlODO. fl帆 vlDOa, fine, tLrfl vlOOO, fine, tool编写好轨迹程序后，开始编写主程序“main”，在添加指令中选择“ProcCall ”指令即调用子函数。| Q ”叮V Je.l j：iuuiaK<sTj lenp Idr:mf PRoFi-n U-IhemA：:! RoutLnfl 1:© EMDPROC-laIjflfEMj3LhJI ”t -:矗輝rr PCT witbo曰 rmIt上一+ 111t-+ »做完上述所有步骤后，程序编辑完成，

27、点击“调试”按钮，选择“pp移至Main”点击虚拟示教器右侧的“ Enable”按钮，再点击下方的开始按钮，机械臂则开始按照设定好的轨迹开始运动。示教编程及运行过程按照仿真案例的操作，先编写一个rhome子程序，是机器人在原点的程序。在子程序中添加 MoveAbsJ, jHome,v100,fine,tGripper;如图 4-1JIJi> .r$Jr 'l费显V图4-1机器人在原点 当工站二完成流程并把工件放在中转台上时，三工站等待信号，当信号出发后，三工站机器人开始夹取工件，此时可以编写一个子程序routine1,在程序中添加 MoveJ P1,V500,z200, tGri

28、pper;MoveJ P2,V500,z50, tGripper;MoveLPpickpos,V500,z50, tGripper;当机器人在pickpos位置时，夹爪夹紧，在子程序下方编写set Gripper;如图4-2所示:I #图4-2机器人夹取工件当程序段一完成后，打磨机以及砂轮机开始启动，机器人便结束信号一并等待信号二，接着便开始进入程序段二进行工件的打磨，如图4-3 :I'图4-3机器人打磨当程序段二完成后,打磨机，砂轮机关闭，传送带启动，机器人结束信号二并等待信号三,接着开始进入程序段三将工件放在传送带上，松开夹爪，如图4-4 :L图4-4工件放在传送带程序段三完成后，

29、机器人便回到原点。五. 上位机人机界面监控灯刘试 系筈出吃九慎行撼!? 頑扎繰茸究成机器人培训演示ST3A 上海魅箕确力tmxsflw公司心-VA报警信息1引曲料° .自动1tdJAfA1谕送*r屈刮点动1°启动点动I上需賈*为料崔工楼和公甸亍礼£!2W r.- i >¥ *1 . M L-F-主画面本站有一个打磨机，一个砂轮机，一个皮带机。电机手动操作画面:囂j囂目腐理严氓且I主孫氓号I梯幅讦操作:1)操作模式选择手动，无一类故障，画面选择电机运行，启动左上方小圆是绿色的。2)电机默认手动方式是点动模式，在此模式下，按启动按钮，按钮背景变成绿色，

30、电机运行。停止时，再次按点动，取消电机运行。3)按点动按钮，电机运行模式会变成连续，其背景会变成绿色，字体变成连续，按启动，启运按钮背景长绿，电机运行。停止时，再次按点动，取消电机运行。4)主控信号：本站和主PLC之间的交换信号;主垃佶号状态*上it報孟确和料擡工II寺Ik笛耳奎 t-Fh 宰19 - <1旳沁算1心E4：W押呂二匕丰剪嵯世主悸丰动甘兰主S&自*K百二世3毘或王ft岂前W功情丄te匡虽71£廿側丄也左旗程晦旦(舌工悅农应寿SJ就工程宇动猿式M工也龙虞粗寺鱼：企许正肝忡样底5hT+逹奄屉理岬K-頁r怕無啤僵STfii完应理膵园£k工位口型啦祎巾二

31、枚工舛咬直恒二&工舛»削11口浮油菲筑追出痕s!i甘卉F自杲垃瑋绰取2岂碗佯H3弓fc主嘩刊倚*trrr=FWvS 恆 bUil IL豎位机鯉宜2E位机世宣3匚悝亡段播一二唆二乞曹整 1r讨g話伍疔樸犬机昶人I主5)机器人:机器人信号状态M 上獰«養祈曲fM*xn*司CaOWVfM FP T 111-LI liij 50. I w机詐丸Q鬲復戍机黔人a行鲨序1曄止乩雄人b；l星扎已上範肌器人遴竹唱序2贤谨凤器丸上电机疔1毎统底动hltt九行坟1发送乩強人启动肌毒.KMbia人运行段2灰選故用更位Kitt人运行峨3旺用备用舟用机尊人彗帝崔序号亭号确头貌迖理序号1 些迭

32、超序晉2 g动程序臥G动埋序艮2 呂动理序主裡信号主田面6）显示本站的设备状态，安全门，急停，中转台传感器。7）报警信息:报警信息上海就董科力利It工憲曹吐匐luA机器人主®面I六. 收获与体会在信息科学技术飞速发展的今天，随着人力成本逐渐的上升，工业机器人逐渐取代人力成为流水线上行的“操作员”已成为必然趋势。很幸运能够在毕业之前有这种机会上机器人实训课,虽然两周的时间很短，但这已经为我开启了学习机器人的那扇门。两周的时间虽然无法把这条生产线完全搞透,但对于运行的流程已经大致了解，这是一条有该产线系统由一个SIEMES 315 P N-D P PLC做主站，5个224 PLC做从站，每一个224 PLC控制一个工作站，工作站与工作站之间转递信号通过 EM277通讯模块与315 PN-DPPLC连接，从而实现数据沟通。每个PLC从站控制与其相对应地机器人单元，五个ABB 机器人中，除了工站一机器人是IRB120,其余四个工站都是IRB1400, 五个工位分别实现了上料的搬运，工件的焊接，工件打磨以及去毛