《工业机器人工作站应用实训》项目四工业机器人仓储工作站的应用实训课件

项目四工业机器人仓储工作站的应用实训学习目标1)认识仓储工作站的结构，明确仓储工作站的工艺流程。2)能合理规划仓储运动路径和程序结构。3)会编写仓储机器人程序。4)会编写仓储PLC程序。5)会联合调试仓储机器人程序及PLC程序。6)能根据仓储工作站的人机交互控制要求，设计HMI界面、编写PLC程序及机器人程序。7)会查看及调节压力开关。任务流程任务1：认识仓储工作站任务目标认识仓储工作站的结构。明确仓储工作站的工艺流程。1.认识仓储工作站的结构仓储工作站由工业机器人、吸盘工具、压力开关、料架、安装检测工装单元五部分组成。工业机器人吸盘工具压力开关料架安装检测工装单元吸盘工具(上)、压力开关(下)异形芯片原料料盘异形芯片回收料盘成品区盖板原料料盘1.认识仓储工作站的结构--料架料架由异形芯片原料料盘、盖板原料料位、成品区、异形芯片回收料盘组成。盖板原料料盘用于存放PCB电路板的盖板，成品区用于存放安装完盖板的PCB电路板。1.认识仓储工作站的结构--料架仓储工作站可以实现对CPU、集成芯片、三极管和电容的存储、安装及检测，这四种电子元件形状各不相同，依次存放在异形芯片原料料盘如图所示的相应位置中。异形芯片原料料盘异形芯片回收料盘1.认识仓储工作站的结构--安装检测工装单元安装检测工装单元由PLC进行控制，它由四对安装检测工位组成，每对工位包括安装工位、检测工位、检测灯、检测结果指示灯（红灯和绿灯），推动气缸、升降气缸，其中推动气缸和升降气缸都带有限位传感器。1号检测工位检测结果指示灯1号安装工位检测指示灯升降气缸1推动气缸12.明确仓储工作站的工艺流程--放置电路板及芯片图4-7

将A04号PCB电路板放置到1号安装工位上

2.明确仓储工作站的工艺流程--放置电路板及芯片将4种芯片放置在异形芯片原料料盘对应区域，留有随机空位。2.明确仓储工作站的工艺流程--第一次检测电路板通过操作面板上的启动按钮启动整个工艺流程。首先执行第一次检测：空电路板被推入检测工位，检测指示灯降下，并以1秒为周期闪烁3秒，表示正在检测，如图4-9所示；3秒后，检测指示灯上升，电路板推出，由于芯片未被正确安装在电路板上，检测结果指示灯红灯亮3秒，表示检测结果为不合格，如图4-10所示。

图4-9检测过程示意图

图4-10空电路板检测完毕推出示意图2.明确仓储工作站的工艺流程--检测料盘空位机器人通过吸盘工具按照芯片原料盘中的芯片号顺序，依次检测出异形芯片原料料盘的有料位置，并记录图4-11料盘空位检测示意图2.明确仓储工作站的工艺流程--安装芯片按照芯片号顺序依次将4种芯片装入1号工位上的A04号PCB电路板中，最终保证PCB电路板中装满4种不同类型的芯片图4-12A04号PCB电路板安装完成状态示意图2.明确仓储工作站的工艺流程--第二次检测电路板将安装完成的PCB电路板再次推入检测工位进行检测，检测指示灯降下，以1s为周期闪烁3秒，3秒后，检测指示灯升起，电路板推出，同时检测结果指示灯绿灯亮3秒表示，检测结果合格。图4-13安装完成的电路板推出示意图任务2：规划仓储运动路径及程序结构任务目标能合理规划仓储运动路径。能合理规划仓储程序结构。能合理规划机器人程序IO信号。能合理规划PLC程序结构。能合理规划PLC程序IO信号。1.规划仓储运动路径

经过分析工艺流程可知，仅料盘空位检测和芯片安装过程涉及到机器人的运动路径，运动路径规划如下：（1）机器人从工作原点Home4运动到拾取工具位置，进行吸盘工具的装载。（2）随后机器人运动到异形芯片原料料盘区依次检测料盘中的空位情况，并进行记录，机器人回到工作原点。（3）机器人根据料盘空位情况，依次到达有料位置拾取芯片安装到电路板上。（4）完成芯片安装后，机器人将吸盘工具放回工具存放位置，回到Home4点。2.规划仓储程序结构--规划机器人程序结构2.规划仓储程序结构--规划机器人IO信号硬件设备端口号名称功能描述对应设备对应PLC信号工业机器人输出信号机器人DSQC652IO板（XS14）0ToPDigPutFinish芯片安装完成信号，值为1时表示所有芯片已装入A04电路板PLCI3.03ToTDigVaccumOff破除真空信号，值为1时气源送气破除气管内真空，值为0时不动作电磁阀/7ToTDigQuickChange快换装置动作信号，值为1时机器人快换裝置内的钢珠缩回；值为0时机器人快换装置内的钢珠弹出机器人快换装置/机器人DSQC652IO板（XS15）9ToTDigSucker1吸盘工具打开关闭信号，值为1时真空单吸盘打开；值为0时真空单吸盘关闭吸盘工具/工业机器人输入信号机器人DSQC652IO板（XS12）4FrPDigContinuePLC告知机器人继续执行后续动作，值为1时机器人继续执行后续动作PLCQ12.4机器人DSQC652IO板（XS13）9FrTDigVacSen1压力开关检测值反馈信号，值为1时表示单吸盘已吸到芯片；值为0时表示单吸盘未吸取到芯片压力开关/2.规划仓储程序结构--规划机器人主程序2.规划仓储程序结构--规划PLC程序结构

初始化程序主要用于信号、变量的复位以及安装检测工装单元中气缸的复位，从而保证气缸能够在初始状态时处于正确的位置。

安全防护程序包括急停程序和蜂鸣器触发程序。

安装检测工装单元动作程序主要用于工艺流程中两次检测电路板的动作控制。2.规划仓储程序结构--规划PLCIO信号硬件设备信号端口功能描述对应设备对应机器人信号PLC输出信号CPUST60Q0.0端口输出为1时升降气缸1下降，为0时升降气缸1上升1号工位升降气缸电磁阀/Q0.6端口输出为1推动气缸1推出，为0时推动气缸1缩回1号工位推动气缸电磁阀/Q1.0端口输出为1时检测指示灯1亮起，为0时检测指示灯1熄灭1号工位检测灯/Q1.4端口输出为1时红色检测结果指示灯1亮起，为0时红色检测结果指示灯1熄灭1号工位红色结果指示灯/Q1.5端口输出为1时绿色检测结果指示灯1亮起，为0时绿色检测结果指示灯1熄灭1号工位绿色结果指示灯/EMDR08Q12.4端口输出为1时表示安装检测工装单元完成电路板检测机器人FrPDigContinuePLC输入信号CPUST60I0.2端口输入为1时表示启动按钮按下，为0时启动按钮抬起操作面板按钮/I1.3端口输入为1时表示升降气缸1处于上限位1号工位升降气缸限位开关/I1.4端口输入为1时表示升降气缸1处于下限位/I2.0端口输入为1时表示推动气缸1处于伸出位1号工位推动气缸限位开关/I2.1端口输入为1时表示推动气缸1处于缩回位/I3.0端口输入为1时表示机器人告知PLC已将芯片装满PCB电路板机器人ToPDigPutFinish任务3：编写仓储机器人程序任务目标1)会编程机器人取放工具程序。2)会编程检测料盘空位子程序。3）会编写顺序装配芯片程序。4）会编写初始化程序。5)会使用数组记录点位及芯片有料位的信息。6)能灵活使用While循环指令、Test逻辑判断指令。7）能灵活使用带参数的例行程序。8)会设置压力开关的数值。1.编写取放吸盘工具程序PROCMGetTool3() ！！取工具MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;

SetToTDigQuickChange;

MoveJOffs(Tool3G,0,0,100),v500,z20,tool0;

MoveLOffs(Tool3G,0,0,50),v300,z20,tool0;

MoveLOffs(Tool3G,0,0,10),v100,finetool0;

MoveLTool3G,v20,fine,tool0;

WaitTime1;

ResetToTDigQuickChange;

WaitTime1;

MoveLOffs(Tool3G,0,0,10),v20,fine,tool0;

MoveLOffs(Tool3G,0,0,30),v60,z20,tool0;

MoveJOffs(Tool3G,0,0,150),v500,fine,tool0;MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROCPROCMPutTool3() ！！放工具

MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;

MoveJOffs(Tool3P,0,0,100),v500,fine,tool0;

MoveLOffs(Tool3P,0,0,50),v300,z20,tool0;

MoveLOffs(Tool3P,0,0,10),v100,fine,tool0;

MoveLTool3P,v20,fine,tool0;

WaitTime1;

SetToTDigQuickChange;

WaitTime1;

MoveLOffs(Tool3P,0,0,10),v20,fine,tool0;

MoveLOffs(Tool3P,0,0,50),v60,z20,tool0;

MoveLOffs(Tool3P,0,0,150),v500,fine,tool0;MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROC1.编写取放吸盘工具程序--调试2.编写检测料盘空位程序--规划检测料盘空位程序结构FrTDigVacSen1ChipRawMark{26}2.编写检测料盘空位程序--规划检测料盘空位程序结构chipRawPos{26}：记录吸盘工具吸取26个芯片时机器人的位姿。A04ChipPos{5}：PCB电路板芯片安装时的点位信息。

为了保证后续从原料料盘不同槽位中吸取的任意一个同种芯片都能够成功装入到电路板中，需要满足2点要求：1、吸取同种芯片每个料位芯片的表面吸取点位置是相同的；2、芯片表面的吸取点位置要和放入电路板时候的芯片吸取点位置保证一致。2.编写检测料盘空位程序--编写检测料盘空位程序2.编写检测料盘空位程序--编写检测料盘空位程序2.编写检测料盘空位程序--编写检测料盘空位程序PROCMVaccumTest()

！

料盘空位检测程序 MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0; WHILENumChip<26DO

IncrNumChip; MoveJOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,100),v1000,z20,tool0;

MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,50),v500,z20,tool0; MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,20),v50,fine,tool0; MoveLChipRawPos{NumChip},v20,fine,tool0; WaitTime0.3; SetToTDigSucker1; WaitTime0.3; MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,20),v50,fine,tool0; WaitTime0.5; ChipRawMark{NumChip}:=FrTDigVacSen1;

MoveLChipRawPos{NumChip},v20,fine,tool0;

WaitTime0.5;

ResetToTDigSucker1;

SetToTVaccumOff;

WaitTime0.5; MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,100),v100,fine,tool0; ResetToTVaccumOff; ENDWHILE

MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROCPROCPStorageA04()

！流程程序MGetTool3;MVaccumTest;MPutTool3;ENDPROC3.编写顺序装配芯片程序--规划顺序装配芯片程序结构NumChip:=0;！！当前原料盘芯片位号变量赋初值IncrNumChip;！！将当前原料盘芯片位号变量自加1，即从1号位开始IFNumChip=1ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;！！如果1号位没有芯片，就将变量值加1，进入后续语句；如果1号位有料，变量NumChip的值就保持为1，以此类推。IFNumChip=2ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=3ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=4ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;通过条件语句，判断四种芯片的第一个有料位置，如有4个的CPU就用四句条件语句。3.编写顺序装配芯片程序--规划顺序装配芯片程序结构3.编写顺序装配芯片程序--编写顺序装配芯片程序PROCMPutToA04(numa) ！！顺序装配芯片程序框架 MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROCTESTa ！！a为1-5，五种芯片情况CASE1: ！！Case1判断CPU区域有无料NumChip:=0;IncrNumChip;IFNumChip=1ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=2ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=3ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=4ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;CASE2:CASE3:CASE4:CASE5ENDTEST3.编写顺序装配芯片程序--编写顺序装配芯片程序MoveLChipRawPos{NumChip},v50,fine,tool0; ！！移至吸盘取料点位WaitTime0.5;SetToTDigSucker1;WaitTime0.5;！！吸取芯片前过渡点：MoveJOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,100),v1000,z20,tool0;MoveJOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,50),v500,z20,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,20),v500,fine,tool0;！！吸取芯片后过渡点：MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,20),v20,fine,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,50),v500,z20,tool0;MoveJOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,100),v1000,z20,tool0;MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0; ！！回原点程序3.编写顺序装配芯片程序--编写顺序装配芯片程序MoveLA04ChipPos{a},v20,fine,tool0;

！！移至电路板放料位置WaitTime0.5;ResetToTDigSucker1;

！！放料WaitTime0.5;！！放料前过渡点对应程序：MoveJOffs(A04ChipPos{a},0,0,30),v1000,z20,tool0;MoveLOffs(A04ChipPos{a},0,0,20),v20,fine,tool0;！！放料后过渡点对应程序：MoveLOffs(A04ChipPos{a},0,0,20),v20,fine,tool0;MoveLOffs(A04ChipPos{a},0,0,30),v20,z20,tool0;MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0; ！！回原点程序3.编写顺序装配芯片程序--完整程序PROCMPutToA04(numa)MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;TESTa！！程序内容略CASE1:……！！检测出CPU第一个有料位CASE2:……！！检测出集成芯片第一个有料位CASE3:……！！检测出三极管第一个有料位CASE4:……！！第一次检测出电容第一个有料位CASE5:……！！第二次检测出电容第一个有料位ENDTESTMoveJOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,100),v1000,z20,tool0;MoveJOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,50),v500,z20,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,20),v500,fine,tool0;MoveLChipRawPos{NumChip},v50,fine,tool0;WaitTime0.5;SetToTDigSucker1;WaitTime0.5;MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,20),v20,fine,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,50),v500,z20,tool0;MoveJOffs(ChipRawPos{NumChip},0,0,100),v1000,z20,tool0;MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;MoveJOffs(A04ChipPos{a},0,0,30),v1000,z20,tool0;MoveLOffs(A04ChipPos{a},0,0,20),v20,fine,tool0;MoveLA04ChipPos{a},v20,fine,tool0;WaitTime0.5;ResetToTDigSucker1;！！关闭吸盘WaitTime0.5;MoveLOffs(A04ChipPos{a},0,0,20),v20,fine,tool0;MoveLOffs(A04ChipPos{a},0,0,30),v20,z20,tool0;MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;ENDPROC3.编写顺序装配芯片程序--调整流程程序PROCPStorageA04()MGetTool3;！！取吸盘工具程序MVaccumTest;！！检测料盘空位程序MPutToA041;！！顺序将CPU芯片中第一个有料芯片装入A04PCB电路板程序MPutToA042;！！顺序将集成芯片中第一个有料芯片装入A04PCB电路板程序MPutToA043;！！顺序将三极管芯片中第一个有料芯片装入A04PCB电路板程序MPutToA044;！！顺序将电容芯片中第一个有料芯片装入A04PCB电路板程序MPutToA045;！！顺序将电容芯片中第二个有料芯片装入A04PCB电路板程序SetToPDigPutFinish;！！机器人告知PLC放料完成WaitTime0.2;ResetToPDigPutFinish;！！将机器人告知PLC放料完成信号复位MPutTool3;！！放吸盘工具程序ENDPROC4.编写机器人初始化程序PROCInitialize()！！初始化程序MoveAbsJHome4\NoEOffs,v1000,fine,tool0;！！将机器人移动到起始安全点位AccSet50,100;！！机器人加速度限制在正常值的50%VelSet70,800;！！将机器人运行速度控制为原来的70%，最大运行速度设置为800mm/sNumChip:=0;！！为变量NumChip赋初值NumClearArray:=0;！！为变量NumClearArray赋初值

WHILENumClearArray<26DO！！使用While循环指令

incrNumClearArray;！！将NumClearArray自加1

ChipRawMark{NumClearArray}:=0;！！将数组ChipRawMark的元素初始化清零ENDWHILESetToTDigQuickChange;!!将控制快换装置动作的信号复位ResetToTDigSucker1;！！将控制吸盘打开的信号复位ResetToTVaccumOff;！！将破除真空状态的信号复位ResetToPDigPutFinish;!!将机器人告知PLC放料完成信号复位ENDPROC5.编写机器人主程序PROCmain()Initialize;！！机器人初始化程序WaitDIFrPDigContinue,1;！！等待PLC发送的继续执行程序指令PStorageA04;！！流程程序ENDPROC任务4：编写仓储工作站PLC程序任务目标认识PLC基本编程指令及编程思路。能编写仓储工作站PLC程序。1.规划安装检测工装单元动作程序1.编写安装检测工装单元动作程序FTestAction(SBR1)1.编写安装检测工装单元动作程序FTestAction(SBR1)2.编写PLC初始化程序及主程序升降气缸处于上位PCB电路板处于缩回位置图4-20

安装检测工装单元开机后的初始状态2.编写PLC初始化程序2.编写PLC主程序任务5：调试仓储程序任务目标能调试仓储机器人程序。能调试仓储PLC程序。能联合调试机器人与PLC程序。1.调试仓储机器人程序2.调试仓储工作站PLC程序--接线图4-21操作面板接线图2.调试仓储工作站PLC程序--调试PLC控制未装配芯片的电路板推入检测工位检测2.调试仓储工作站PLC程序--调试PLC控制装配完成芯片的电路板推入检测工位检测打开PLC中的状态图表，将I3.0信号强制为1，即模拟收到机器人告知PLC芯片安装完成的信号来启动PLC流程应观察到PLC控制推动气缸缩回，升降气缸降下，检测指示灯以1s为周期闪烁3秒，3秒后升降气缸升起，电路板推出，同时检测结果指示灯绿色亮3秒。（如未按此流程动作则需修正PLC程序）3.联合调试机器人与PLC程序将机器人控制器保持在手动连续运行模式,按下示教器上的使能键及运行键对主程序进行调试拓展：仓储的人机交互控制任务目标会设计仓储工作站HMI流程选择界面。会关联仓储工作站HMI与PLC变量。会延用已有程序。会编写PLC程序和机器人程序。拓展任务内容1231451

在原仓储程序基础上加入电路板切换选择的功能，并设计符合功能要求的HMI界面。

人为将A04号或A05号PCB电路板放在安装检测工装单元的1号工位，在HMI上选择电路板编号，可选范围为A04或A05号电路板，点击HMI上启动按钮，就启动仓储程序，完成仓储工作。1.规划拓展任务程序结构--新增变量和IO

新建一个数组A05ChipPos{5}，用于存放A05电路板芯片的5个放置点位。硬件设备端口号名称功能描述对应设备对应PLC信号端口工业机器人输入信号机器人DSQC652IO板（XS12）0FrPDigSelectA04接收PLC选择了A04电路板信号，值为1时表示HMI上选择了A04电路板PLCQ12.01FrPDigSelectA05接收PLC选择了A05电路板信号，值为1时表示HMI上选择了A05电路板PLCQ12.11.规划拓展任务程序结构--机器人流程程序结构1.规划拓展任务程序结构--PLC程序结构2.设计HMI流程选择界面新增电路板选择界面和启动按钮3.编写PLC程序在“程序块”下建立PLC与HMI数据传输子程序Communication(SBR2)4.编写机器人程序--改写顺序装配芯片程序1231451A05号电路板有2个三级管位置，1个电容位置CASE3:!!检测出三极管第一个有料位 NumChip:=12; IncrNumChip; IFNumChip=13ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=14ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=15ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=16ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=17ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=18ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=19ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;4.编写机器人程序--改写顺序装配芯片程序CASE5:！！检测出电容第一个有料位 NumChip:=19; IncrNumChip; IFNumChip=20ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=21ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=22ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=23ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=24ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=25ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip; IFNumChip=26ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;CASE4:！！第二次检测出三极管第一个有料位IncrNumChip;IFNumChip=13ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=14ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=15ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=16ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=17ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=18ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;IFNumChip=19ANDChipRawMark{NumChip}=0IncrNumChip;4.编写机器人程序--改写顺序装配芯片程序！！机器人吸取芯片及装入A05电路板的动作程序修改：MoveJOffs(A05ChipPos{a},0,0,30),v1000,z20,tool0;MoveLOffs(A05ChipPos{a},0,0,20),v20,fine,tool0;MoveLA05Chip