工业机器人集成应用教程 课件 3.4 搬运工作站系统调试与优化

项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用工作站系统调试与优化是工作站投产前的重要环节。在系统调试过程中，你需要掌握博途软件编写PLC控制程序的方法，明确工作站系统联调与优化的工作内容，理解AccSet指令和VelSet指令的使用方法，通过任务的实施掌握工作站主要设备间的通信连接与I/O信号调试、PLC控制程序的编写与调试、搬运工作站程序联调以及通过调整搬运工作站的设备参数优化生产节拍等技能点，养成养成精益求精的工匠精神以及一丝不苟的工作态度。

【任务描述】项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

知识目标1.掌握使用博途软件编写PLC控制程序的方法步骤；2.归纳搬运工作站系统调试与优化工作要点；3.理解AccSet指令和VelSet指令的功能与用法。技能目标1.能完成搬运工作站的通信连接与设备之间的I/O信号调试；2.能使用博途软件编写与调试PLC控制程序；3.能完成工作站的程序联调，并使用AccSet指令和VelSet指令进行工业机器人的运动轨迹优化。素养目标1.通过遵守调试规程与规划调试过程，养成一丝不苟的工作态度；2.通过优化生产节拍，养成精益求精的工匠精神。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【学习目标】一、PLC控制程序编写步骤1.TIA博途编程软件简介TIA是TotallyIntegratedAutomation(全集成自动化)的简称，TIA博途（TIAPortal)是西门子自动化的全新工程设计软件平台，是业内首个采用集工程组态、软件编程和项目环境配置于一体的全集成自动化软件。与传统自动化软件相比，博途软件无须花费大量时间集成各个软件包，它采用全新的、统一的软件框架，可以在同一开发环境中组态西门子PLC、触摸屏和驱动装置，实现统一的数据和通信管理，大大降低连接和组态成本。用户借助博途软件，能够快速、直观地开发和调试自动化控制系统。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01如图3-4-6所示，整个TIA博途软件包含三个产品，分别为：TIA博途STEP7、TIA博途WinCC、TIA博途Startdrive。其中TIA博途STEP7产品用于组态和调试PLC硬件及编辑和调试PLC程序。在TIA博途STEP7产品下，可以选择添加Safety软件包，用于组态、编辑和调试故障安全系统。TIA博途WinCC产品用于编辑和调试HMI设备。TIA博途Startdrive用于配置和调试西门子G系列变频器（G系列变频器是MM4系列变频器的替代产品，主要用于异步电动机的控制)。其中TIA博途STEP7产品有Professional（专业版）和Basic（基本版）两个版本。Basic版本只能调试S7-1200，而Professional版本可以组态和调试西门子的所有控制设备。因此，S7-1200PLC使用TIA博途中的STEP7Basic(基本版)或STEP7Professional(专业版)编程。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01博途软件的功能视图博途软件提供两种优化的视图，即Portal视图和项目视图。（1）Portal视图（门户视图）Portal视图是一种面向任务的视图，初次使用者可以快速上手使用，并进行具体的任务选择。Portal视图界面如图3-4-1所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01图3-4-1Portal视图界面（2）项目视图项目视图是有项目组件的面向任务的结构化视图，使用者可以在项目视图中直接访所有编辑器、参数及数据，并进行高效的组态和编程。项目视图界面如图3-4-2所示。项目视图的工作区由三个选项卡形式的视图组成。设备视图：显示已添加或已选择的设备及其相关模块网络视图：显示网络中的CPU和网络连接拓扑视图：显示网络的PROFINET拓扑，包括设备、无源组件、端口、互连及端口诊断项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01图3-4-2项目视图界面

项目视图界面功能说明如下：①菜单栏和工具栏：菜单栏是软件使用的所有命令。工具栏常用命令或工具的快捷按钮，如新建、打开项目、保存项目、编译等。②项目浏览器：也叫“项目树”窗格，可以访问所有设备和项目数据，还可以在“项目树”窗格中执行任务，如添加新组件、编辑已存在的组件、打开编辑器、处理项目数据等。③工作区：在工作区中可以打开不同的编辑器，并对项目数据进行处理。④任务卡：根据编辑或选择的对象，在编辑器中可以得到一些任务卡并允许执行一些附加操作。例如，从库中或硬件目录中选择对象，将对象拖曳到预定的工作区。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01⑤巡视窗口：用来显示工作区中选择的对象或执行的操作的附加信息。“属性”选项卡显示选择的对象的属性，并可以对属性进行设置；“信息”选项卡显示选择的对象的附加信息及操作过程中的报警等；“诊断”选项卡提供了系统诊断事件和配置的报警事件。⑥“Portal视图”切换链接：单击左下角的“Portal视图”链接，可以从当前视图切换到Portal视图。⑦编辑器栏：显示所有打开的编辑器，帮助用户快速、高效地工作。只需单击不同的编辑器即可在打开的编辑器之间进行切换。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】012.PLC控制程序编写步骤一个自动化项目有多种解决方案流程，PLC控制程序的编写与调试环节包括如图3-4-3所示，分别是创建PLC工程文件、组态PLC等硬件设备、设计与编写PLC程序、编译与下载程序、在线调试与诊断共五个步骤。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01图3-4-3PLC控制程序编写步骤（1）创建PLC工程文件：可以在Portal视图或项目视图中创建。（2）组态设备：设备组态是在工程文件中添加实际使用的PLC设备并设置IP地址。（3）设计与编写PLC程序：包括了分析确定I/O、定义变量表、编写程序等三个环节。（4）编译和下载程序：将编写好的程序进行编译并下载到PLC设备中。（5）在线调试和诊断：通过编程软件转为在线监视模式，进行PLC与外部设备之间的信号调试、程序调试。二、工作站系统调试与优化工作要点工作站系统调试环节通过空运行和带载运行两种方式，对工作站各项功能进行检验，及时发现并解决设备运行中遇到的各种问题，直到确认工作站动作节拍、机器人轨迹正确无误，生产工艺能满足生产需求为止。最后，再进行生产节拍的优化，有效缩短生产周期，提高工作站的生产效率。因此，主要工作内容如下：1．上电前的检查确认（1）观察机构上各元件外表是否有明显移位、松动或损坏等现象；如果存在以上现象，及时调整、紧固或更换元件。（2）对照接口板端子分配表或接线图检查桌面和挂板接线是否正确，尤其要检查24V电源、电气元件电源线等线路是否有短路、断路现象。【注意】设备初次组装调试时，必须认真检查线路是否正确，接线错误容易造成设备元件损坏。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】012．关键设备及参数的检测与调整（1）检查和调试工位的检测装置如光纤传感器的位置是否合适。（2）确认PLC与传感器连接信号正常。（3）确认气压表显示为0.4MPa。（4）确认工业机器人的输入输出信号正常，正常检测到启动按钮信号、法兰盘信号、夹具开合信号、以及推缸推料信号等3.工业机器人与PLC之间的通信调试（1）常见的几种通信调试方式介绍通信，简单来说就是交流、交互信息，是运用I/O接线、现场总线、工业以太网进行信息交互的总称。因此通信的核心理念就是交互信息，通信使设备与设备之间、设备与人之间的信息交互得更加智能、快速、高效和稳定。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01①I/O接线I/O是Input/Output的缩写，即输入输出端口。每个设备都会有一个专用的I/O地址，用来处理自己的输入输出信息。基本上设备都会有自己的输入输出端口与其他设备进行信号交互。工业机器人或PLC要实现相关的控制功能，就要有相应的输入输出部件与电气元件，如按钮、行程开关、接近开关、传感器、电磁阀等要按照电气控制回路进行连接，配合程序，相互协作，共同完成自动运行的要求。一般情况下，数字量输入输出都是DC24V（直流电压24V）类型的。例如ABB工业机器人的DSQC652板卡，具有16进16出的数字量信号，在ABB工业机器人中表现的是0和1两种状态。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01②现场总线现场总线和工业以太网均属于工业网络。国际电工委员会（IEC）对现场总线的定义为：现场总线是一种应用于工业生产现场，在现场设备与自动控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。因此，现场总线是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络，主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。常用现场总线的种类包括PROFIBUS、EtherCAT、DeviceNet、Modbus、Ethernet等。2002年10月8日，DeviceNet现场总线被批准为国家标准，编号为GB/T18858.3-2012。DeviceNet是一种价格低、成本低、效率高、开放的现场总线。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01③工业以太网由于互联网有着传输速度快、兼容性好、耗能低、易于安装、技术成熟、协议开放等优势，人们把它用在了工业自动化领域，这也是工业自动化发展的必然要求。当下的互联网技术使远程监控、远程协作成为现实。开放的协议，让不同的厂商可以轻易实现开发、互联。工业以太网的本质就是基于以太网技术和TCP/IP技术，开发出的适用于工业自动化控制和过程控制系统的通信网络，它在实时性、可靠性、环境适应性等方面都可以满足工业现场的需要。工业以太网的常用技术有Profinet、Socket等。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01（2）通信调试工作内容

工业机器人与PLC之间的通信配置与调试工作包含了两大部分，一是硬件连接及网络设置；二是进行设备之间的I/O信号调试工作。如图3-4-4所示为通信调试的工作流程。在进行硬件连接及通信设置之前，首先需确认工业机器人与PLC的通信方式。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01图3-4-4通信调试工作流程4.工作站的程序联调搬运工作站的程序联调是将工作站的两大主要设备（即工业机器人与PLC）的程序进行现场编写或直接导入已经编写好的程序，结合任务的控制要求进行程序的联合调试，可以采用先单步后连续的方式进行，先进行手动操作模式下的单步运行设备，观察设备的运行是否符合控制要求，再以程序连续运行的方式确认设备是否按照控制流程动作，经过多次反复确认无误后，最后以空载运行和带负载运行两种方式分别运行一段时间，直到确认工作站运行无误，达到生产要求为止。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】015.工作站的生产节拍优化生产节拍时间是设备有效生产时间与实际生产数量的比值，企业对流水线的大型甚至小型生产作业控制都对节拍参数提出了严格的要求。因此，生产节拍可以说是流水线生产作业控制中的重要参数，它直接关系到订单的完成时间估算，是生产作业计划制订的重要依据。对工业机器人来说，影响其节拍的因素很多，如自身各轴速度、加速度、运动距离、点位停止精度等。对工作站来说，影响节拍的则可能是整体布局、设备之间的参数等因素。三、AccSet指令和VelSet指令功能介绍ABB工业机器人作为工业自动化的重要组成部分，其精确的运动控制能力是实现高效、准确生产的关键。在ABB工业机器人的编程中，VelSet与AccSet指令分别用来控制TCP的速度与加速度，仅可用于主任务T_ROB1，或者如果在MultiMove系统中，则可用于运动任务中。其中，VelSet指令用于设定最大的速度和倍率，AccSet指令用于定义加速度数值。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】011.速度设定指令VelSetVelSet指令中的两个参数分别用来设定后续机器人运动指令中TCP速率的百分率与限制最大速度，其指令格式为：VelSet50，400；在执行以上指令后，机器人实际运行速度为运动指令规定运行速度乘以机器人速度倍率（50%），并且不超过机器人最大运行速度（400mm/s）。例如，某一程序如下：MODULEModulelPROCRoutine1()VelSet50，400；MoveLpl0，v600，z50，tool0；项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01MoveLp20，v800，z50，tool0；Movelp30，v1000，z50，tool0；ENDPROCENDMODULE该段程序将所有的编程速度降至指令设定值的50%，但不允许TCP速度超过500mm/s，则各点位的速度的计算值如下：p10点：600mm/s×50%=300mm/s；p20点：800mm/s×50%=400mm/s；p30点：1000mm/s×50%=500mm/s。由计算结果可知，p10、p20点位的速度计算值≤400mm/s（指令中规定的最大速度值），因此实际运行速度值为计算值，即和300mm/s400mm/s。而p30点的计算值为500mm/s＞400mm/s（指令中规定的最大速度值），因此实际运行速度也只能为400mm/s。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】012.AccSet指令AccSet指令中的两个参数分别用来限制机器人的加速度值与斜线（坡度）。在处理脆弱负载时，使用AccSet指令，可允许更低的加速度和减速度，使得机械臂的移动更加顺畅，其指令使用示例如下：AccSet100，100；在不设置的情况下，这是系统默认值。即加速度为正常值（100%），加速度斜线也为正常值（100%）。Accset30，100；将加速度限制到正常值的30%，加速度斜线为系统默认值（100%）。AccSet100，30；加速度为系统默认值，将加速度斜线限制到正常值的30%。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01其中，机器人的加速度百分率最小限制是20%，设定小于20%，还是以20%来计算；机器人加速度斜线的最小限制是10%，小于10%，还是以10%来计算。图3-4-5表示了以上三条指令中对于两个参数设定值的对比情况，a图为系统默认的加速度百分率，即正常值（100%），加速度斜线也为正常值（100%）；b图是将加速度百分率减到了正常值的30%；c图则将加速度的降到了正常值的30%项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01图3-4-5AccSet指令应用对比3.使用注意（1）VelSet与AccSet指令只对后续的运动指令有效，如果需要立即生效，需要在调用AccSet指令后重新启动机器人。当机器人冷启动，新程序载入或是程序重置后，系统自动恢复为默认值。当不做任何定义时，两条指令的系统默认值分别为“VelSet100，5000”和“AccSet100，100”。（2）如图3-4-6所示，示教器编程写指令时，这两条指令可以在【Settings】指令菜单中找到。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务准备】01图3-4-6指令所属菜单页面搬运工作站的系统调试工作主要包括了两大环节：一是工作站的通信调试；二是程序的联合调试。因此，通过拆解本任务实操过程主要包括如图3-4-7所示环节，分别是配置工业机器人与PLC的通信、编写与调试PLC控制程序、调试工业机器人与PLC之间的通信信号、联调搬运程序、优化生产节拍共五个步骤。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-7搬运工作站系统调试与优化环节一、配置工业机器人与PLC的通信在进行工作站设备通信配置与调试前，先要明确工作站设备间通信方式。本工作站的系统设备之间的通信采用了DeviceNet总线协议和标准I/O板通信的方式。由于工业机器人配备有DSQC652标准I/O板，接在工业机器人的DeviceNet总线通信模块上，因此工业机器人与PLC、推料机构和启动按钮等外部设备的通信是通过标准DSQC652通信板卡的I/O接线端与外部设备进行点对点的接线，从而实现工作站设备之间的通信。如图3-4-8所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-8基于DeviceNet的总线通信架构为了实现工业机器人与PLC之间的通信，需要经过两个步骤：一是要完成设备间进行通信的硬件连接；二是要完成通信软件配置。1.硬件连接硬件连接包括了两部分，一是DSQC652板卡与PLC之间的I/O端口硬件接线；二是需完成个人编程电脑（PC）与PLC之间的通信硬件接线，该PC端装有PLC编程软件（博途STEP7软件），主要用于实时监测与调试PLC端状态。（1）I/O端口接线本工作站中工业机器人与PLC之间的通信，采用的是I/O端口硬接线方式，即将PLC的输出端口与机器人的输入信号相连。根据工作要求，将出料平台传感器连接在PLC的输入端I0.2，PLC的输出端Q0.0与工业机器人DSQC652板卡的输入端0号地址（DI0）相连。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02（2）编程电脑（PC端）与PLC之间的通信硬件连接为了便于调试，使用网线，将装有PLC编程软件（博途STEP7软件）的电脑主机与PLC直接或者通过交换机连接，主要用于下载程序、实时监测与调试PLC端状态，连接方式如图3-4-9所示。即：使用一条网线，一端插入PC的数据传输接口，另一端插入以太网交换机网口。使用另一条网线，一端插入PLC的ProfiNET网口，另一端插入以太网交换机网口。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-9编程电脑、交换机与PLC之间的连接（3）网络配置在完成工业机器人与PLC之间通信的硬件连接后，需要设置电脑网络IP地址，具体步骤见表3-4-1。表3-4-1电脑网络IP地址设置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图（含操作说明）步骤1：打开“网络和Internet”设置注意：在完成编程电脑（PC端）数据传输端口与交换机网口硬件连接的前提下操作表3-4-1电脑网络IP地址设置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图（含操作说明）步骤2：选择“更改适配器选项”命令步骤3：选择“以太网属性”窗口①右击

②

操作步骤示意图（含操作说明）步骤4：进行Internet协议版本4（TCP/IPv4）属性选择表3-4-1电脑网络IP地址设置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02①

②

③

操作步骤示意图（含操作说明）步骤5：设置PLC网络地址表3-4-1电脑网络IP地址设置项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02①

②

①在“Internet协议版本4（TCP/IPv4）属性”窗口中，将计算机IP地址与PLC的IP地址改成同一网段，且不与通信网络中其他设备的IP地址重复二、编写与调试PLC控制程序1.创建PLC工程文件创建工程文件的方法有两种，分别为在Portal视图中和项目视图中创建，具体方法见表3-4-2、3-4-3所示。表3-4-2PLC工程文件创建（在Portal视图中创建）项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图步骤1：双击桌面上的博途V16图标，打开博途软件操作步骤示意图步骤2：单击“创建新项目”选项步骤3：自定义项目名称、文件保存路径、作者和注释，然后单击“创建”按钮，创建工程文件。表3-4-2PLC工程文件创建（在Portal视图中创建）项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02·①

②

操作步骤示意图步骤1：新建工程项目步骤2：填写自定义名称等表3-4-3PLC工程文件创建（在项目视图中创建）项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02②

①

②

①

2.组态PLC设备当完成工程文件的创建即新建一个项目后，应当先进行硬件设备的组态。硬件设备组态是项目程序编写的基础，设备组态时需与设备实物保持一致。设备组态包含两个工作步骤，一是添加新设备，二是设置CPU属性。（1）添加新设备在完成项目新建后,可以在Portal视图或者项目视图中添加SIMATIC设备。在Portal视图添加新设备的方法如表3-4-4所示。表3-4-4在Portal视图添加新设备项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤1：在“新手上路”的向导界面，选择“组态设备”表3-4-4在Portal视图添加新设备项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤2：单击“添加新设备”选项步骤3：选择要组态的PLC控制器型号①

②

③

④

⑤

表3-4-4在Portal视图添加新设备项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤4：核对设备信息并添加步骤5：在“设备视图”里可以找到新添加的CPU设备

①

②

①

②

（2）设置CPU属性设备组态期间必须为CPU分配IP地址。如果CPU连接到网络上的路由器，则也应输入路由器的IP地址。方法是：①选择要组态的CPU设备：在“项目树”窗格中，单击“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”下拉按钮，双击“设备组态”选项，会在“设备视图”的工作区显示PLC_1。如图3-4-10所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-10选择要组态的CPU设备②显示设备属性：在设备视图中单击CPU，可在CPU的下方出现巡视窗口，显示出CPU属性，如图3-4-11所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-11显示CPU设备属性③修改设备的IP地址：依次单击巡视窗格的“属性”一“常规”一“PROFINET接口[X1]”→“以太网地址”选项，修改以太网IP地址，本工作站的PLC的IP地址为192.168.20.10（设置的地址要与PLC编程电脑的IP地址在同一网段内，即前三位地址相同），如图3-4-12所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-12修改设备IP地址①②③④⑤应用小技巧：如果巡视窗格未显示，可以通过单击右下角小三角图标展开，如下图所示，同理也可以通过点击小三角隐藏它；通过向上拖拉窗口的分割线，可以放大缩小巡视窗口。

3.设计与编写PLC程序（1）根据任务确定I/O分配由任务3.3的分析可知，物料推出到位检测传感器接在PLC的输入端I0.2地址上，PLC检测到信号后发出一个输出信号给工业机器人的输入端，假设PLC的输出信号为Q0.1。则I/O分配如表3-4-5所示。表3-4-5搬运工作站的PLC控制I/O分配表项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02输入输出输入信号元件/设备输出信号元件/设备信号名称/地址号I0.2物料推出到位检测传感器Q0.1工业机器人输入端daowei/1（2）定义变量表S7-1200提供变量表功能，用来定义地址或常数的符号，可以为存储器I、Q、M、DB等创建变量。这是因为在工程实际项目中，控制系统的输入/输出信号数量较多，为了在设计和阅读程序时方便记忆每个输人/输出信号的元件，使用符号地址可以提高设计和阅读的便利性。因此，用户如果根据I/O分配表的结果来设计项目的变量表，可以方便项目的程序设计和阅读。在默认的情况下，用户程序中使用的任意PLC地址都将被系统自动分配一个默认的标签名称。变量表的定义见表3-4-6。表3-4-6变量表定义项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤1：在项目树中双击“添加新变量表”图标表3-4-6变量表定义项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤1：在项目树中双击“添加新变量表”图标步骤4：输入新建两个变量，并设置变量地址为I0.2和Q0.1，变量类型为BOOL类型。步骤5：修改名称①②（3）编写任务程序当前PLC端已经参照前面讲解的方法完成了相关设备的组态及变量的添加，工业机器人端在前一任务也完成了相关信号的配置以及程序的编写，现需编写PLC程序。由表3-4-5的I/O表可知，任务需实现PLC输入端（I0.2）接收到物料到位检测传感器的检测信号后，可通过输出端（Q0.1）发送信号至工业机器人的输入端，使工业机器人可以进行下一步的动作。任务程序的编写方法见表3-4-7。表3-4-7任务程序编写项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤1：在项目树中打开Main[OB1]程序窗口操作

②①表3-4-7任务程序编写项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤2：进入程序编辑器步骤3：窗口右侧可以查看指令选项。查看“指令”窗格可以很容易地访问需要使用的指令，这些指令按功能分为多个不同的选项区，如基本指令、扩展指令和工艺等

①

②表3-4-7任务程序编写项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤4：编写触点指令。将指令从“指令”窗格拖入程序段，此时“程序段1”前面会出现

符号，这表示该程序段处于语法错误状态步骤5：设置对应的触点变量名方法1：双击常开触点上方的默认地址“<??.?>”，，在打开的变量表中选择“出料到位检测”方法2：双击常开触点上的默认地址“<??.?>”，在弹出的界面中选择固定地址变量“I0.2”或者单击

图标

表3-4-7任务程序编写项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤6：输入结果显示步骤7：继续编写其余程序，直至结束。此时“程序段1”前面的

符号消失，说明程序段符合语法要求4.编译和下载程序到设备（1）编译程序在将程序下载到PLC之前，需要先对程序进行编译。编译步骤为：①单击工具栏的“编译”按钮，对程序进行编译，如图3-4-13所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02

图3-4-13编译选择②编译结果信息显示，如图3-4-14所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-14编译完毕后的信息显示（2）下载程序到设备①确认编译结果没有错误后，在项目树中选中要下载的目标PLC设备，然后单击工具栏上的下载

按钮

下载程序，如图3-4-15所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02

图3-4-15下载选择②在“扩展的下载到设备”对话框中，将“PG/PC接口的类型”设置为“PN/IE”；将“PG/PC接口”设置为以太网网卡的名称；将“选择目标设备”设置为“显示所有兼容的设备”。然后单击“开始搜索”按钮，选中搜索到的已连接的PLC，并单击“下载”按钮。如图3-4-16。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-16下载设置③再次单击“下载”按钮后会弹出“下载预览”对话框（此时“装载”是灰色的)，将“停止模块”设置为“全部停止”后，单击“装载”按钮即可，如图3-4-19所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-19“下载预览”对话框5.在线调试PLC程序（1）监控程序PLC的程序与组态下载到CPU后，可以将PLC切换到运行状态。很多时候用户需要详细了解PLC的实际运行情况，并且对程序做进一步的调试，此时就需要进入PLC在线与程序调试阶段。方法如下：①依次选择“在线”→“转至在线”选项，或者单击工具栏中的转至在线图标，PLC即可转为在线监控状态，如图3-4-20所示。当PLC转为在线监控状态后，“项目树”一行就会呈现黄色，“项目树”窗格中其他选项由不同的颜色进行标识。选项标识为绿色的和●图符表示正常，否则必须进行诊断或重新下载。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-20选择“转至在线”选项进入在线监控状态③在出料平台放下一块方形物料，出料平台传感器检测到信号，I0.2接通，则PLC发送工业机器人信号(Q0.1）接通，程序段由原来的虚线变成实线显示，且颜色由蓝色变成绿色，表示信号调试成功，程序进入保持运行阶段，如图3-4-22所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-22程序调试与运行成功（2）使用监控与强制表调试程序在“项目树”窗格中，依次单击“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”→“监控与强制表”选项，然后双击“添加新监控表”选项，将新添加的监控表命名为“PLC监控表”，并进行变量设定，如图3-4-23所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-23变量设定后的PLC监控表PLC监控表可以进行在线监控，在PLC监控表中单击

图标即可看到最新的监视值，如图3-4-24所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-24PLC监控表的在线监控

三、调试工业机器人与PLC之间的通信信号调试工业机器人与PLC之间的通信工作，首先需确认工作站通信前期的准备工作已经完成，再进行工业机器人与PLC之间信号调试工作。1.通信调试准备通信调试前的准备工作，主要包括以下几个方面。（1）工业机器人DSQC652板卡与PLC之间的I/O端口硬件接线已经完成。（2）编程电脑（PC端）与PLC之间的网络连接已经完成。（3）工业机器人轨迹程序以及可实现轨迹选择的主程序已经编写完成。如图3-4-25所示。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-25工业机器人搬运轨迹程序（4）PLC任务控制程序已经编写完成，并且已经下载到设备并调试成功，如图3-4-22所示。（5）工业机器人与PLC通信所用信号均已经完成配置，具体I/O说明见表3-4-8所示。表3-4-8工业机器人与PLC的通信信号项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02工业机器人DSQC652板卡输入（DigitalInput）信号外部设备信号名称DSQC652上地址PLC输出端（Q0.1）daowei12.调试工业机器人与PLC之间的通信信号（1）软件调试用PLC输出信号强制置位的方式测试信号两者之间的信号是否接通。如图3-4-21所示的PLC控制程序，方法如表3-4-9所示。表3-4-9软件调试通信信号项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤1：查看原始状态（当PLC端输出信号Q0.1状态值为0时，工业机器人端对应输入信号daowei状态值为0）步骤2：在PLC端将Q0.1强制置为1

表3-4-9软件调试通信信号项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤1：查看原始状态（当PLC端输出信号Q0.1状态值为0时，工业机器人端对应输入信号daowei状态值为0）步骤2：在PLC端将Q0.1强制置为1如果通信异常，则需检查设备间的硬件接线、信号和通信配置，直至通信功能正常。

（2）实体设备调试实体设备的调试应根据工作站现场设备进行调试，先将PLC程序打开并设置成如图3-4-23所示的监控模式，再根据如表3-4-10所示步骤进行操作。表3-4-10实体设备调试通信信号项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤1：确认程序的原始状态出料平台的传感器未检测到物料到位，此时PLC的输入端I0.2和输出端Q0.1均为原始状态的“0”。（2）实体设备调试实体设备的调试应根据工作站现场设备进行调试，先将PLC程序打开并设置成如图3-4-23所示的监控模式，再根据如表3-4-10所示步骤进行操作。表3-4-10实体设备调试通信信号项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤2：在“输入输出”页面，将输出信号tuigang强制为“1”状态，控制料仓的推料机构推出一块方形物料后，再为强制“0”（停止推料）。步骤3：方形物料被推出后，运行程序后，监控表中输入端I0.2和输出端Q0.1，应由原始的“0”状态变为“1”状态。

（2）实体设备调试实体设备的调试应根据工作站现场设备进行调试，先将PLC程序打开并设置成如图3-4-23所示的监控模式，再根据如表3-4-10所示步骤进行操作。表3-4-10实体设备调试通信信号项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤4：如果通信正常，查看数字输入信号daowei的状态则由0变为1。步骤5：取走出料平台的方形物料，则Q0.1状态自动变为“0”，可以看到工业机器人输入信号daowei的状态值也变为0。如果通信异常，则需检查设备间的硬件接线、信号和通信配置，直至通信功能正常。四、联调搬运程序1.联调准备搬运工作站的工业机器人部分的工作任务主要包括取放夹具、抓取物料、搬运物料、放置物料等多个工艺流程，前期已经根据工作站的现场环境完成了示教编程与调试；而PLC端的任务控制程序比较简单，且已经调试完毕。工作站各单元满足应用要求后，应将整个工作站系统运行起来，并根据实际运行情况分析，完成工作站的联机调试。因此联机调试前的程序准备工作如下：①工业机器人程序已正确导入工业机器人系统。②PLC程序已正确下载至对应的设备中。③工业机器人与PLC端的通信调试已经完毕。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02工作站联机调试前，为满足搬运作业需求，一般应从工作站设备程序和设备初始运行状态两个方面开展准备工作。联机调试的结果应保证程序衔接位置无碰撞，设备的初始状态满足工艺流程的初始运行状态。如图3-4-26所示为工作站联机调试流程。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-26PLC控制程序编写步骤2.编写工作站初始化程序在工作站联机调试前，一般需要分析工作站的初始要求编写初始化程序，案例中搬运工作站的初始要求有：工业机器人的速度和加速度设置、工业机器人回原点、工作站执行机构（包括料仓推杆缩回、工具快换装置松开、夹爪松开、指示灯状态等）的原始状态设置。在确定好初始化程序的需完成的主要工作后，完成图3-4-27所示联机调试的初始化程序的编写。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-27工作站初始化程序3.手动控制模式下进行调试在手动控制模式下进行工作站的程序联调工作，具体的步骤如表3-4-11。表3-4-11工作站联机调试步骤项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤1：将控制柜模式开关转到手动模式。步骤2：在Main程序中调用完成编辑的初始化程序、推料程序、取放夹具程序、取物料、搬运物料、放置物料等例行程序。将程序指针移动至主程序；注意，需提前确认料仓有料。表3-4-11工作站联机调试步骤项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02操作步骤示意图(含操作说明)步骤3：按下使能按钮并将其保持在中间挡位置，按下示教器上的程序调试按钮“下一步”，逐步运行程序。步骤4：按下工作站的启动按钮步骤5：按下示教器上的程序调试按钮“下一步”，分析并解决程序运行过程中遇到的问题，直到完成所有的程序调试。4.自动控制模式下进行试生产手动模式下调试完毕，则可以进入自动模式的试运行，一般应先进行空载运行再次确认程序和设备的配合无误，再进入带载运行。五、优化工作站生产节拍1.分析工作站中影响生产节拍的主要因素生产节拍的优化是通过减少有效生产时间的消耗实现的。在本项目中，工作站的生产任务是完成物料的搬运，影响生产节拍的有可能是工业机器人在生产过程中的运动参数、周边设备的参数、工作站的布局等方面的因素。经过分析，搬运工作站影响生产节拍的可能因素如表3-4-12所示。表3-4-12影响生产节拍的可能因素项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02序号主要因素具体参数名称原因1工业机器人运动参数系统运行速率、转弯半径、指令中的运行速率等速率设置过慢、转弯区不合理2外围设备的参数推料机构推杆速度、传感器检测灵敏度等未设置准确3工业机器人轨迹路径过渡点、轨迹路线过渡点设置过多、路径设置不合理4工作站的布局局部设备单元摆放位置等易引起碰撞、干涉、距离太远等2.使用AccSet和VelSet指令调整工业机器人的速度参数针对以上分析结论，可以有目的地进行某些参数的调整。例如，使用AccSet和VelSet指令调整工业机器人的速度参数，适当提高工业机器人的运动速度，减少有效生产时间消耗来进行节拍优化。如图3-4-27所示的初始化程序，使用AccSet指令将工业机器人运动加速度限制在正常值的50%，VelSet指令则将所有编程速率降至指令中值的70%，且TCP移动的最大速率不超过800mm/s(下文称工业机器人运动参数一)。考虑到工作站不存在其他碰撞、干涉区域，经过调整后可以将工业机器人运动参数设置成如图3-4-28所示值，工业机器人加速度被调整为正常值，程序指令中的编程速率按实际设置速度值，但TCP移动的最大速率不超过800mm/s。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-28运动参数修改通过以上分析可知，在保证工作站其余设备参数均不改变的情况下，对比工业机器人运动参数一，工业机器人运动参数二的运动轨迹消耗的时间减少，工作站每搬运一个物料的工作时间减少，从而实现生产节拍的优化。上述方法是整体调整工业机器人运动参数的方法，除此之外还可根据现场实际需求，精简工业机器人的运动轨迹（如减少不必要的过渡轨迹点）和修改特定运动指令语句中的编程速率来改善工业机器人的运动情况，如图3-4-29，实现生产节拍的优化。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-29特定运动指令语句中编程速率的修改调整外围设备的运动参数可提高与工业机器人的互动效率，从而达到减少有效生产时间消耗的目的。例如，搬运工作站料仓单元的推料机构，它的任务是将料仓中的物料推出到出料平台，此时可通过调节节流阀提高推杆的推出速度，再配合调整出料平台的光纤传感器的检测灵敏度来减少信号传递的延迟时间，如图3-4-30所示，可实现生产节拍的优化。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务实施】02图3-4-30出料平台光纤传感器灵敏度调整

灵敏度调节旋钮项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务工单】03任务名称任务3.4搬运工作站系统调试与优化班级姓名学号小组名称组长姓名指导教师学习活动一：西门子PLC的认识与编程学习目标1.了解西门子PLC的基本使用2.能完成搬运工作站的通信连接与设备之间的I/O信号调试；

3.能使用博途软件编写与调试PLC控制程序；学习过程

请学习教材相关理论知识，完成以下填空题。问题1：

西门子PLC入门需要了解哪些基础知识呢？1.整个TIA博途软件包含三个产品，分别为：（

）、（

）和（

）。2.S7-1200PLC使用TIA博途中的（

）或（

）软件进行编程。3.创建工程文件的方法有两种，分别为在（

）中和（

）中创建。4.设备组态时需与设备实物保持（

）

，设备组态期间必须为CPU分配（

）。5.定义项目变量表的好处在于（

）。6.在将程序下载到PLC之前，需要先对程序进行（

）。7.程序的调试和诊断有两种方式可用，一是可以进行（

）的在线监控；二是可以建立监控表，进行（

）的监控与强制。项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务工单】038.请用文字描述下列程序的工作过程及实现的效果。9.列举出至少三种工业机器人与PLC的通信方式：①

、②

、③

。10.DeviceNet属于

通信的其中一种。11.本任务案例中搬运工作站的通信方式是：

。

12.简要描述进行工业机器人与PLC之间通信调试的前期准备工作主要有：

、

、

、

、

。13.工业机器人与PLC之间通信调试的两种方式分别是：

和

。14.“AccSet50，100；”指令的功能是

；“AccSet50,500；”指令的功能是

。问题2：

如何查找控制面板上启动按钮对应的PLC信号地址?如何查找检测出料平台是否有料的传感器对应的PLC信号地址？项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务工单】03问题3：

编写点动PLC程序编写与调试，按下点动按钮，点亮控制面板的红灯。程序：

问题4：完成以下编程与调试：出料平台检测到有料，通过PLC发送信号给机器人，机器人接收到信号，控制面板亮绿灯。活动一考核：

项目三工业机器人物料搬运集成工作站应用任务四

搬运工作站系统调试与优化

【任务工单】03学习活动二：学习工业机器人新的指令学习目标1.理解AccSet指令和VelSet指令的功能与用法。2.使用AccSet指