工业机器人集成应用教程 课件 4.3 工业机器人交错式码垛应用编程；4.4 码垛工作站系统调试与优化；4.5 码垛工作站触摸屏的维护保养

项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用

【任务描述】交错式码垛是项目要求的第二种物料码垛方式。要完成交错式码垛应用编程任务，您需要认识WHILE、TEST指令以及RelTool工具偏移函数，掌握在示教器中添加指令的方法，通过任务的实施学会使用RelTool位置偏移功能计算物料位置、会设计WHILE+TEST组合的循环-判断程序等技能点，培养触类旁通的学习探究能力和执着专注的工匠精神。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程

【任务目标】知识目标1.描述WHILE、TEST指令以及RelTool工具偏移函数的功能和基本结构；2.掌握在示教器中添加WHILE、TEST指令以及RelTool工具偏移函数的方法；3.理解交错式码垛物料摆放位置的计算方法。技能目标1.能够根据任务规划设计程序结构；2.会使用RelTool工具偏移函数计算物料位置；3.会使用WHILE、TEST指令编写交错式码垛程序；4.能完成工业机器人交错式码垛程序的调试，达到控制要求。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程

【任务目标】素养目标1.通过采用不同的指令编写循环程序，养成执着专注的工匠精神；2.通过从重叠式码垛迁移到交错码垛的学习，养成触类旁通的学习探究能力。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】一、交错式码垛任务控制要求交错式码垛任务的具体要求为：工作站启动后，工业机器人持平口夹具将物料从出料平台搬运至中间的加工平台，并将物料按照纵横交错的方式码放成两层，其中行间距为5mm，竖间距为4mm。每个物料的尺寸为：长80mm、宽40mm、高12mm。码垛后的效果如图4-3-1所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用图4-3-1码垛后物料摆放效果示意图（a）俯视图（b）左边视角任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】二、WHILE指令用法1.WHILE指令功能只要WHILE指令后面的条件为真时，便重复执行程序。条件的表示有两种方式，一是条件表达式；二可直接为TRUE值。提示：如果能确定重复的次数，则一般使用FOR指令。2.WHIL指令语法结构例1项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程说明：只要reg1<reg2，则重复WHILE块中的指令。01

【任务准备】执行过程是：首先评估WHILE后面的条件表达式，如果表达式评估为TRUE值，则执行WHILE块中的指令；随后，再次评估条件表达式，且如果该评估结果为TRUE，则再次执行WHILE块中的指令。一直重复执行，直至表达式评估结果成为FALSE，则跳出WHILE指令。例2项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程指令功能说明：当WHILE指令后面为TRUE时，表示进入死循环状态（即无限循环）。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用3.WHILE语句添加步骤操作步骤示意图步骤1：添加While指令任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤2：点击<EXP>添加条件任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤3：更改数据类型点击“更改数据类型”选项按钮，将数据类型更改为num数据后点击确定。任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤4：添加条件表达式点右侧栏的“+”添加条件任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤5：选择变量reg1任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤6：将“+”改成“<”，成功建立条件reg1<reg2任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤7：若要建立条件reg<6，则在上一步的基础上，选择<EXP>，编辑，仅限选定内容，输入数字6，确定即可任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】01

【任务准备】三、TEST指令用法1.TEST指令对一个变量的值进行判断，根据变量值的不同而执行不同的程序。TEST数据可以是数值，也可以是表达式，根据该数值执行相应的CASE。TEST指令用于在选择分支较多时使用，如果选择分支不多，则可以使用IF...ELSE指令代替，从而使程序流程简单易懂。2.TEST语法结构项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程<Expression>：需要计算的变量<TestValue>：计算后对应值<SMT>：语句体01

【任务准备】3.TEST程序执行过程（1）将测试数据与第一个CASE条件中的测试值进行比较。如果对比真实，则执行相关指令。此后，通过ENDTEST后的指令，继续程序执行。（2）如果未满足第一个CASE条件，则对其他CASE条件进行测试等。如果未满足任何条件，则执行与DEFAULT相关的指令（如果存在）。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程图4-3-2TEST程序执行过程01

【任务准备】4.TEST示例说明如图4-3-3所示的TEST指令应用示例，程序功能为：根据reg1的值执行不同的指令。如果该值为1、2或3时，则执行Routine1；如果该值为4，则执行Routine2；如果该值为5，则执行Routine3；否则，停止执行。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程图4-3-3TEST指令示例01

【任务准备】注意：（1）TEST指令可以添加多个“CASE”，但只能添加一个“DEFAULT”（2）TEST可以判断所有数据类型，但是要判断的数据必须具有值（3）如果并没有太多的替代选择，则亦可使用IF判断指令（4）如果不同的值对应同一程序，则可以使用“casex，y，……”简化程序（5）以下两个程序功能一致。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用5.TEST添加步骤操作步骤示意图步骤1：添加TEST指令在“Prog.Flow”指令菜单中选择“TEST”指令。任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤2：添加变量任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤3：在数据类型为num的情况下新建变量i任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤4：将变量命名为i任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤5：确定任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤6：点击Test指令结构，添加CASE结构任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤7：添加CASE结构，如需要，添加DEFAULT结构任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤8：点中<EXP>添加CASE的判断值步骤9：点中<SMT>添加要执行的程序任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】01

【任务准备】四、RelTool工具位置及姿态偏移函数的用法1.Offs与RelTool偏移功能的区别ABB机器人在坐标系中偏移用到的指令有：Offs和RelTool。RelTool（RelativeTool）用于将通过有效工具坐标系表达的位移和/或旋转增加至机械臂位置。Offs用在工件坐标系中偏移，而RelTool是在工具坐标系中偏移。例1：MoveLRelTool(p1,0,0,100),v100,fine,tool1;沿工具的z方向，将机械臂移动至距p1达100mm的一处位置。例2：MoveLRelTool(p1,0,0,0\Rz:=25),v100,fine,tool1;将工具围绕其z轴旋转25°。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程2.如果同时指定两个或三个旋转，则旋转将以如下顺序执行：RelTool(PointDxDyDz[\Rx][\Ry][\Rz])其中，Rx：围绕x轴旋转；Ry：围绕y轴旋转；Rz：围绕z轴旋转项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用3.RelTool偏移功能添加旋转轴及旋转角度的方法操作步骤示意图步骤1：选择RelTool功能任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤2：添加偏移点，x、y、z方向偏移量步骤3：编辑，选择OptionalArguments添加旋转轴任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤4：点击要使用的旋转轴，使用，关闭任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤5：选择<EXP>，编辑，仅限选定内容，输入需要旋转的角度任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤6：确定任务三工业机器人交错式码垛应用编程01

【任务准备】一、检查硬件设施，分析工作流程检查硬件设施：需要保证工作站的各项硬件设施已经调试准备好。分析工作流程：码放的垛型为交错式，接收到启动信号后，机器人先初始化，然后去取工具，回到原点等待物料推出到位信号，接着进行两层交错式码垛，最后放回工具。二、规划与设计交错式码垛程序本任务中，完成工业机器人交错式码垛轨迹编程前需要先进行程序结构的设计，其中包括：设计工业机器人码垛流程、计算物料的位置数据、编写码垛程序。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】1.设计WHILE+TEST循环-判断程序流程由任务可知，工业机器人需要码放两层方形物料，物料数量一共是6块，每一层是3块物料，按照交错式摆放。可采用WHILE指令循环码垛，以码放工件的数量作为循环次数，同时嵌入TEST指令以实现工业机器人准确到达每一个工件的放置点，最终实现两层物料的堆垛，码垛任务流程设计如图4-3-3所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】图4-3-3WHILE+TEST循环--判断程序流程图2.使用RelTool位置偏移功能计算物料位置任务要求工业机器人持夹爪工具，将出料口的方形物料搬运至工作站中心的加工平台进行交错式两层码放，两层的码放效果如图4-3-4所示，其中坐标系为默认的工具坐标系。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】图4-3-4交错式两层码放物料效果图（b）第二层物料码放效果图（a）第一层物料码放效果在计算码垛平台所有物料的位置之前，需要先操作工业机器人示教放置物料的1号位置，并保存在位置数据“F20”中。已知物料的长、宽、高分别为80mm、40mm和12mm，行间距为5mm，竖间距为4mm，以位置数据“F20”（即物料1的位置）为参照。通过分析可知，物料2的中心点与物料1的中心点的偏移距离为：Dx：1号物料宽的1/2+行间距+2号物料长的1/2，即40/2+5+80/2=65mm，且为往默认工具坐标系的x轴负方向偏移；Dy：竖间距1/2+2号物料宽的1/2，即4/2+40/2=22mm，且为往默认工具坐标系的y轴负方向偏移；Dz：第一层物料基于1号物料在z方向均不偏移，即默认工具坐标系的z轴方向偏移量均为0；旋转角度：物料2可由物料1以中心点为基准，绕z周旋转90°获得，故Rx=0，Ry=0，Rz=90°。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】因此，通过计算得到物料2的位置数据为RelTool(F20,-65,-22,0\Rz:=90)，设4个变量x、y、z、xz，其中变量x为目标点位在put点位基础上的X轴方向偏移量；变量y为目标点位在put点位基础上的y轴方向偏移量；变量z为目标点位在F20点位基础上的z轴方向偏移量；变量xz为目标点位在F20点位基础上围绕z轴的旋转角度（以中心点为基准旋转）。为避免因误差可能引起的碰撞，可以将z方向的高度增加2mm，故第二层物料基于1号物料在z方向均偏移-14。因此，可得到加工平台码放的共6个物料的位置数据，见表4-3-1。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】第一层物料位置数据第二层物料位置数据1号物料RelTool(F20,0,0,0\Rz:=0)4号物料RelTool(F20,-85,-2,-14\Rz:=0)2号物料RelTool(F20,-65,-22,0\Rz:=90)5号物料RelTool(F20,-20,-22,-14\Rz:=90)3号物料RelTool(F20,-65,22,0\Rz:=90)6号物料RelTool(F20,-20,22,-14\Rz:=90)表4-3-1物料位置计算数据项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用三、编制二层交错式码垛程序二层交错式码垛程序如表4-3-2所示。任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】表4-3-2交错式码垛程序项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程02

【任务实施】03

【任务工单】任务名称任务三工业机器人交错式码垛应用编程班级姓名学号小组名称组长姓名指导教师项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用一、如右图程序执行完毕后，a的值为：

。二、请你参照教材案例，结合你目前实际工作站，进行交错式码垛任务，分析并绘制工业机器人任务控制流程。任务三工业机器人交错式码垛应用编程03

【任务工单】

三、规划与设计交错式码垛程序架构。1.绘制WHILE程序流程图2.使用RelTool位置偏移函数计算物料位置项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用3.分析码放物料的工作过程任务三工业机器人交错式码垛应用编程03

【任务工单】

4.规划交错式码垛任务的程序结构四、完成交错式码垛程序编写。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用五、问题与解决方法：请记录你在实施任务的过程中遇到的问题与解决方法任务三工业机器人交错式码垛应用编程04

【任务评价】任务三工业机器人交错式码垛应用编程所在班级学生姓名考核日期考核内容及配分考核点及配分考核评估小组自评（M1）小组互评（M2）教师考核（M3）综合评价（M0）职业知识（30分）1.能够正确描述WHILE、TEST指令以及RelTool工具偏移函数的功能和指令结构（10分）2.掌握在示教器中添加WHILE、TEST指令以及RelTool工具偏移函数的方法（10分）3.理解交错式码垛物料摆放位置的计算方法（10分）职业技能（40分）1.能够根据任务规划设计程序结构（10分）2.会使用RelTool工具偏移函数计算物料位置（10分）3.会使用WHILE、TEST指令编写正反交错式码垛程序（10分）4.能完成工业机器人交错式码垛程序的调试，达到控制要求（10分）项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程04

【任务评价】任务三工业机器人交错式码垛应用编程所在班级学生姓名考核日期考核内容及配分考核点及配分考核评估小组自评（M1）小组互评（M2）教师考核（M3）综合评价（M0）职业素养（30分）1.具备触类旁通的学习探究能力（10分）2.具备执着专注的工匠精神（10分）3.学习态度表现，即学习过程中的积极性、不迟到、不早退等（10分）合计（100分）项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务三工业机器人交错式码垛应用编程项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用

【任务描述】码垛工作站系统调试与优化是进行工业机器人与外围设备的系统联调，是设备验收前的重要环节。您需要和团队合作，根据工作要求分析工作站的总体调试环节，通过任务的实施学会使用博途软件完成工业机器人与外围设备PLC的联调、PLC与触摸屏程序的编写与调试等技能点，养成严谨、精益求精的工匠精神。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化

【任务目标】知识目标1.概述码垛工作站系统调试的工作要求与主要环节；2.小结PLC与触摸屏调试的一般步骤；3.掌握PLC和触摸屏的仿真联调方法。技能目标1.学会使用博途WinCC组态软件进行触摸屏编程；2.能进行PLC与触摸屏的仿真与实体设备调试；3.能进行工作站总体程序的调试与优化。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化

【任务目标】素养目标1.通过工作站的系统调试与优化，养成严谨、精益求精的工匠精神；2.通过仿真调试技术，增强信息化技术的使用能力；3.通过仿真调试与实体工作站调试两种系统联调方式，扩展解决问题的方法思路。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化01

【任务准备】一、码垛工作站总体调试要求1.总体任务控制要求分析为满足码垛工作站的个性化加工需求，码垛工作站使用了触摸屏设备。本工作站要求根据不同的加工方式，客户能在触摸屏上选择不同的码垛垛型。现需编写PLC和触摸屏程序，实现操作对应的按钮，触发PLC相应信号状态发生变化，进而实现工业机器人运行轨迹的选择。因此，码垛工作站要实现的控制要求为：通过按下触摸屏上一字式或交错式码垛垛型选择按钮，控制PLC发送信号给工业机器人，使工业机器人能完成相应的码垛工作。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化01

【任务准备】根据码垛工作站中对于工业机器人的总体控制要求可知，工业机器人接收到外部PLC的信号（实际上是用户点选触摸屏上的两个垛型选择按钮）后，先拾取工具，然后完成相应的物料码垛轨迹运行，码垛完成后将工具放回工具架，并回原点等候下一次的指令。两个垛型效果如图4-4-1所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用图4-4-1两种垛型效果示意图任务四码垛工作站系统调试与优化交错式码垛效果图重叠式码垛效果图01

【任务准备】2.总体调试环节分析要完成工作站的系统调试，主要是要完成工业机器人与外围设备间的程序和硬件调试，首先需要完成工作站系统程序的编写，包括工业机器人的整体码垛程序、PLC与触摸屏程序等；然后再进行设备的联调，包括PLC与触摸屏设备，工业机器人与外围设备的联调等。在调试过程中，可通过现场编写或导入前期编写好的程序到实体设备中，同时进行一些必要的调整，完成实体工作站的联调。因此，系统调试与优化工作的主要环节包括如下：（1）码垛工作站系统程序的规划与编写：包括工业机器人整体码垛程序的规划与编写、PLC控制程序的编写和触摸屏程序的编写等三部分工作。（2）PLC与触摸屏的程序联调：包括PLC与触摸屏程序的虚拟调试以及实体设备调试两部分工作。（3）工业机器人与外围设备的联调：包括联调前的准备工作、工业机器人与PLC之间的I/O信号调试、手动模式下点位的示教修改，例行程序的调试与优化等工作。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化01

【任务准备】二.PLC与触摸屏程序编写调试的一般步骤

在本任务中，PLC与触摸屏程序的编写调试工作分为两个步骤，一是程序的编写，二是程序的联调，在程序的联调部分可采用“先仿真后实体”的方式进行，即使用博图软件的组件仿真功能平台，完成PLC和触摸屏仿真信号的对接调试与程序调试，然后再将调试结果直接下载到实体工作站中，进行实体设备的调试。1.PLC程序编写PLC程序编写过程主要包括新建PLC项目及组态、设置CPU属性、创建PLC变量表和编写组织块OB1主程序等四个主要步骤。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化01

【任务准备】2.触摸屏程序编写

触摸屏程序编写过程主要包括组态触摸屏、设置触摸屏属性、创建并查询网络连接、创建变量表和画面制作等五个步骤。3.PLC和触摸屏的仿真联调

将S7-1200和HMI集成在博途的同一个项目中，可以用S7-PLCSIM仿真运行PLC程序，用博途集成下的WinCC仿真HMI设备。因此，仿真联调前需确认已安装S7-PLCSIMV16软件，且与博途STEP7和S7-PLCSIM版本必须一致）。4.实体设备联调

在完成PLC与触摸屏程序编写后，可以分别进行编译、下载到实体设备中进行联调。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】一、调试PLC与触摸屏程序本任务通过西门子TIAProtal全集成的自动化编程软件实现PLC程序的编写和触摸屏的编写，通过触摸屏的按钮实现对码垛方式的选择，从而控制ABB机器人的运动轨迹，实现生产需求。设备间的联合调试可以设计为两个环节：一是西门子S7-1200PLC与西门子KTP700Basic触摸屏的虚拟仿真调试，配套软件需具备PLC与触摸屏的编程与仿真调试功能；二是将仿真调试后的程序直接下载到实体设备的联合调试。具体实施步骤如下：项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化1.编写PLC控制程序

打开博途软件，创建的新工程文件命名为“码垛”，将PLC的IP地址设置为0。本任务中触摸屏上的垛型选择连接到PLC上，加上两个传感器信号和与工业机器人端的通信信号，在软件中创建的PLC变量表如图4-4-2所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】图4-4-2PLC变量表（4）编写组织块OB1主程序根据工作站的任务控制要求可知，PLC控制程序包含了触摸屏垛型选择控制、料仓有料检测控制以及出料到位检测控制，可以写成三个程序段。整个工作站的PLC程序如图4-4-3所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-3码垛工作站PLC控制程序02

【任务实施】2.编写触摸屏控制程序

由触摸屏控制要求可知，需要将触摸屏上的垛型选择按钮应与PLC_1对应输入信号相关联，才能通过点击屏幕上的垛型按钮改变PLC_1端发送给工业机器人的输出信号，从而实现不同的码垛方式。实施步骤如下：（1）组态触摸屏

当触摸屏与PLC处于同一个自动化设备中时，通常在同一个工程文件中进行触摸屏的设备组态和程序编写，触摸屏组态方法见表4-4-1所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤1：使用博途软件打开前面创建的工程文件“码垛”；单击“添加新设备”图标。步骤2：在“HMI”目录中选择KTP700Basic触摸屏，选中后单击“确定”按钮。任务四码垛工作站系统调试与优化表4-4-1组态触摸屏步骤02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤3：在“HMI向导：KTP700BasicPN”页面中，单击“完成”按钮，即完成触摸屏设备组态。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】（2）设置触摸屏属性与设置PLC的CPU属性方法类似，将触摸屏的以太网IP地址修改为：1，要求与PLC的IP地址在同一网段即可。设置结果如图4-4-4所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-4设置触摸屏属性02

【任务实施】操作步骤示意图步骤1：打开“设备和网络”窗口在“项目树”窗格中，双击“设备和网络”选项。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化表4-4-2创建PLC和触摸屏的网络连接（3）创建并查询网络连接在软件中创建PLC和触摸屏的网络连接并进行结果查询，创建步骤如表4-4-2所示。02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤2：选择“HMI连接”选项在“网络视图”标签页中，单击“连接”按钮，在“连接”下拉列表中选择“HMI连接”选项。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤3：连接PLC和HMI设备网络按住鼠标左键从左边PROFINET接口的绿色小方框，拖曳出一条线到右边的绿色小方框后松开。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】在“项目树”窗格中，依次选择“HMI_1[KTP700BasicPN]”→双击“连接”选项，可查看触摸屏与PLC的连接情况。查询到的结果如图4-4-5所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】图4-4-5触摸屏与PLC的连接结果（4）创建变量表在“项目树”窗格中，依次选择“HMI_1[KTP700BasicPN]”→“HMI变量”选项，双击“添加新变量表”选项，添加新变量表并重新命名为“触摸屏变量表”。创建的变量表如图4-4-6所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-6触摸屏变量表02

【任务实施】操作步骤示意图步骤1：进入画面制作视图双击“根画面”选项，进入画面制作视图项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化表4-4-3触摸屏画面制作步骤（5）画面制作从任务要求可知，触摸屏画面内容包含两个垛型选择的按钮，制作的具体步骤见表4-4-3所示。02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤2：绘制按钮将按钮图标从工具箱拖拽到画面制作区域。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤3：将按钮命名为“一字式垛型”，并可设置字体颜色、大小等属性①选中按钮的情况下，拉伸边界可调节按钮的尺寸；②选中按钮的情况下，双击后可命名，如图示；③在巡视窗口可对按钮的属性进行设置，如颜色、字体。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤4：对“一字式垛型”按钮，添加“置位位”事件置位位可实现按下按钮后，按钮关联变量状态值置位为1。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤5：将置位位事件关联PLC变量①单击“...”按钮；②选择PLC变量；③选中“一字垛型（M1.0）”，④单击“√”，完成关联。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤6：对“一字式垛型”按钮添加“复位位”事件实现松开按钮后你，按钮关联变量复位状态值，置为“0”任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤7：将复位位事件关联PLC变量单击“...”按钮，选择PLC变量，选中“一字垛型（M1.0）”，然后单击“√”。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤8-14：参照步骤2~7,完成“交错式垛型”按钮的设置。注意选择PLC变量，选中“交错式垛型（M1.1）”，完成结果如图。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤15：绘制标题文本将“A（文本域）”图标拖拽到工作区，并将文本名称修改为“工业机器人码垛工作站”任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤16：修改文本格式选中文本，在巡视窗口的属性—文本格式—字体中设置大小、对齐方式等。完成效果如图。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】3.仿真联调PLC和触摸屏程序（1）搭建仿真调试环境

仿真调试的效果与实际效果一样，要求在仿真平台启动后，若按下触摸屏上的“一字式垛型”或“交错式垛型”按钮，对应的PLC程序中的相应触点“M1.0”和“M1.1”接通，通过运行程序后使两个输出信号“Q0.3”和“Q0.4”接通（这两个信号与工业机器人的输入端信号相连）。因此，仿真调试主要进行PLC与触摸屏之间信号的传递测试和程序运行结果验证，具体步骤如表4-4-4所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤1：打开项目视图在博途软件中打开码垛工程文件，进入项目视图。任务四码垛工作站系统调试与优化表4-4-4PLC与触摸屏程序仿真调试步骤02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤2：启动S7-PLCSIM仿真器在项目树中，选中“PLC_1”，依次选择菜单栏“在线”、“仿真”、“启动”任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤3：单击“确定”，确认启用块编译仿真选项任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤4：单击确定在弹出的“启用仿真支持”窗口中，单击“确定”，启动PLC仿真软件任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤5：查看启动后的仿真器启动后的PLC仿真器窗口如右，显示“未组态的PLC[SIM-1200]”任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤6：进行下载前的接口设置，准备下载PLC程序到仿真器①接口/子网的连接︰插槽"1x1"处的方向处的方向；②点击“开始搜索”按钮；③出现如图所示的结果后，单击选中；④单击“下载”按钮进行PLC程序的下载任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤7：在“下载预览”窗口中确认选项后点击“装载”任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤8：在“下载结果”窗口中，选择“启动模块”，再单击“完成”任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤9：查看程序下载成功后的PLC仿真器界面，显示组态成功的真实设备任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤10：单击工具栏的“启用/禁止监视”按钮，监控PLC程序状态。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤11：在线启动触摸屏仿真软件。注意：须先在项目树中，选中“HMI_1[KTP700BasicPN]”再进行操作。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤12：查看触摸屏仿真启动显示结果。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤13：确认程序仿真联调前的初始状态。未按下仿真触摸屏上的按钮，PLC程序处于虚线断开状态。任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤14：调试一字垛型按钮信号。①按下仿真触摸屏上的“一字式垛型”按钮；②程序变成了实线接通状态，松开按钮，则程序又变回断开状态，说明信号调试成功任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤15：调试交错式垛型按钮信号。①按下“交错式垛型”按钮；②程序变成了实线接通状态；松开按钮，则程序又变回断开状态，说明信号调试成功任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】4.下载程序到实体设备联调下载程序步骤包括了PLC和触摸屏程序，PLC程序的下载方法请参考项目三的任务4，在此不再赘述。下面主要以触摸屏程序的下载为例进行展开。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】（1）下载触摸屏程序①编译步骤先选择项目树中的“HMI_1[KTP700BasicPN]”，再依次选择菜单栏中的“编辑”→“编译”选项，或者单击工具栏的“编译”按钮，对程序进行编译。编译结果信息显示，如图4-4-7所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-7触摸屏程序编译完成02

【任务实施】②下载步骤确认编译结果没有错误后，在项目树中选中要下载的目标触摸屏设备，然后单击工具栏上的下载按钮下载程序，参照PLC程序的下载步骤将程序下载到触摸屏设备中，在中途弹出如图4-4-8所示的“下载预览”页面中勾选“全部覆盖”。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-8下载预览对话框02

【任务实施】完成效果如图4-4-9所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-9下载完成信息02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化（2）在线联调实体设备完成PLC和触摸屏程序的编写和下载后，需要对该程序的功能进行验证。进行触莫屏程序调试前，需将编写完成的PLC程序下载到PLC中，并将PLC切换到运行状态并进入监控模式。02

【任务实施】三、联机调试与优化工作站程序1.联调准备码垛工作站的工业机器人部分的工作任务主要包括取放夹具、一字式码放物料、交错式码放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端需与触摸屏和传感器先进行联调，且已经调试完毕。因此，此时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。联机调试前需确认工作站通信网络正常工作，并已经做好如下准备工作：（1）前期两个工业机器人码垛程序已正确导入工业机器人系统。（2）PLC程序已正确下载至对应的设备中。（3）触摸屏程序已正确下载至对应的设备中。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-10码垛程序主体架构规2.规划码垛程序主体架构为更好地进行以上总体控制要求的程序调试，可将工业机器人联合外部触摸屏点选信号的调试程序架构进行设计，主体程序架构如图4-4-10所示。02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-11码垛程序控制流程设计3.设计码垛程序控制流程根据以上程序的主体架构，整合工业机器人的具体动作流程，在前期任务的基础上，将工作站的启动按钮调整为触摸屏启动，从而设计出程序的总体控制流程如图4-4-11所示。02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化表4-4-6码垛工作站例行程序说明4.编写工业机器人码垛主程序在编写程序前，先定义工作站I/O信号、程序需用到的变量以及变量的初始化，编写好的码垛程序包括多个例行程序，其功能说明如表4-4-6所示。程序功能说明main主程序，体现码垛程序的主体架构initial初始化程序，设置速度、加速度、推缸复位、夹爪松开等phome回原点（或安全位置）tuiliao将物料推出到出料平台qu_gongju将平口手爪工具从工具架中取出yizimaduo_ok一字码垛程序，将出料平台的物料按照一字式剁型摆放iaocuomaduo_ok交错码垛程序，将出料平台的物料按照交错式剁型摆放fang_gongju将平口手爪工具放回工具架02

【任务实施】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化表4-4-7工业机器人码垛主程序编写好的工业机器人码垛整体程序，如表4-4-7所示。02

【任务实施】5.调试工业机器人与PLC通信信号通过示教器创建的结果如图4-4-12、4-4-13所示。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-12输入信号配置图图4-4-13输出信号配置图02

【任务实施】（1）在手动模式下，点选触摸屏上的“一字垛型选择”按钮，观察示教器输入输出界面的yizi信号是否由0置1。如图4-4-14所示。同理，再次点选触摸屏上的仿真按钮“交错垛型选择”按钮，观察示教器输入输出界面的信号jiaocuo信号是否正常置1。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-14信号调试02

【任务实施】6.联调与优化工作站程序工作站联机调试时，应将PLC和触摸屏程序处于运行和监控状态，联机调试的结果应保证程序衔接位置无碰撞，将虚拟调试的结果应用到实体工作站中时可能存在一些差异性，需要再进行一些必要的调整与优化，使工作站的运行达到控制要求。如图4-4-15所示为工作站联机调试流程。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化图4-4-15工作站联机调试流程02

【任务实施】（1）手动模式下示教修改点位在手动控制模式下进行工作站的程序联调工作，单步调试程序，观察程序运行过程中是否存在点位的差异性，可以通过现场示教修改或调整点位。（2）现场调整I/O信号在RoboStudio仿真工作站中进行程序的调试时，为实现仿真效果，可能用到了一些虚拟信号，此时，在程序导入实体机器人设备时，可能存在一些信号的设置与处理，因此，在现场调试时需要根据实际工作情况，将仿真结果进行优化处理。（3）判断工业机器人的联调动作流程是否正确：按下触摸屏的“一字式垛型”按钮，工业机器人执行一字码垛工作；同理，按下触摸屏的“交错式垛型”按钮，工业机器人执行交错码垛工作；每一次执行任务前，自动拾取工具，任务完成后自动放回工具，并回到原点等候下一次的指令。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化02

【任务实施】03

【任务工单】任务名称任务四码垛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项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用一、知识点须知1.本任务用于组态西门子触摸屏采用的软件是：

,它具有

功能。

2.请写出博途WinCC进行工程文件创建及组态的基本过程。①

；②

；③

；④

；⑤

。任务四码垛工作站系统调试与优化03

【任务工单】

3.在WinCC进行画面设计，如需使用按钮，应在

任务卡的选项板中找到

对象进行

操作；如需进行画面的标题文字输入，则在

任务卡的选项板中找到

对象进行

操作。4.PLC与触摸屏程序编写与调试的一般步骤包括：①

，②

，③

，④

。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化

二、任务实操：工作站系统调试与优化的步骤及主要工作内容请根据实际设备情况完成工作站系统的调试与优化工作，并填写下表。03

【任务工单】项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化步骤主要内容具体描述完成人1

2

3

4

5

6

7

8

三、工作站优化1.请根据你目前的工作站实际情况分析并罗列工作站程序的优化技巧03

【任务工单】2.写出你的优化程序。项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用四、问题与解决方法：请记录你在实施任务的过程中遇到的问题与解决方法。任务四码垛工作站系统调试与优化04

【任务评价】任务四码垛工作站调试与优化所在班级学生姓名考核日期考核内容及配分考核点及配分考核评估小组自评（M1）小组互评（M2）教师考核（M3）综合评价（M0）职业知识（30分）1.能概述码垛工作站系统调试的工作要求与主要环节；（10分）2.能正确小结PLC与触摸屏调试的一般步骤（10分）3.能掌握PLC和触摸屏的仿真联调方法（10分）职业技能（40分）1.能使用博途WinCC组态软件进行触摸屏编程（10分）2.能进行PLC与触摸屏的仿真调试与实体设备调试（15分）3.能进行工作站总体程序的调试与优化（15分）项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化04

【任务评价】任务四码垛工作站码垛工作站调试与优化所在班级学生姓名考核日期考核内容及配分考核点及配分考核评估小组自评（M1）小组互评（M2）教师考核（M3）综合评价（M0）职业素养（30分）1.通过工作站的系统调试与优化，养成严谨、精益求精的工匠精神（10分）2.通过仿真调试技术，增强信息化技术的使用能力（10分）3.通过仿真调试与实体工作站调试两种系统联调方式，扩展解决问题的方法思路（10分）合计（100分）项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用任务四码垛工作站系统调试与优化项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用码垛工作站包括了机器人、PLC、触摸屏(HMI)等各种电气设备，触摸屏数据的备份与恢复是工作站定期维护保养的任务之一。在这个任务，您需要了解触摸屏的主要备份对象与备份方式，通过任务的实施，掌握使用ProSave备份工具进行触摸屏工程文件的备份与恢复的技能点，养成珍惜和爱护设备的职业素养。

【任务描述】任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用知识目标1.描述备份与恢复触摸屏数据的方式；2.列举触摸屏设备的主要备份对象；3.掌握使用ProSave备份工具进行触摸屏工程文件的使用方法。技能目标1.能使用ProSave备份工具完成备份触摸屏工程文件；2.能使用ProSave备份工具完成恢复触摸屏工程文件。素养目标1.通过对设备的软件维护，养成在平时的工作中能定期备份数据的良好习惯；2.通过维护操作的实施，增强珍惜和爱护设备的职业素养。

【任务目标】任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用定期对机器人工作站的数据进行备份，是保证工作站能正常运转的基本操作。码垛工作站的备份对象主要是针对触摸屏设备的数据备份。一、备份与恢复触摸屏数据触摸屏数据备份和恢复的主要对象为项目和操作设备镜像、密码列表、配方数据等。备份与恢复触摸屏数据的方式有多种：一是通过WinCC界面，从“在线”“设备维护”，选择“备份”或“恢复”命令进行操作；二是在计算机上使用WinCC或ProSave工具对设备内部闪存中的数据进行在线备份和恢复；三是直接操作触摸屏面板从外部的USB设备进行备份与恢复。本任务主要使用第二种使用ProSave工具的在线备份方式，要求触摸屏设备已连接到组态的计算机上。

【任务准备】01任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用备份HMI设备数据时会生成扩展名为*.psb的备份文件，通常可以将数据备份到任何存储介质上。如果HMI设备已联网，则还可以将数据备份到服务器上。在操作过程中，可以选择备份和恢复数据的范围，主要包含“完整备份”“配方”“用户管理”三种，其中“完整备份”是备份项目组态、配方数据和操作设备镜像；“配方”是备份操作设备的配方数据组；“用户管理”则备份操作设备的用户数据。

【任务准备】01任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用二、西门子ProSave备份工具简介1.ProSave备份工具的访问方式ProSave是西门子公司推出的一款可用于备份和恢复HMI设备数据的软件。默认情况下，安装WinCC时会自动安装“ProSave”服务工具。ProSave提供了在HMI设备上管理数据所需的功能。访问ProSave有两种方式，第一种方式是直接在装了WinCC软件的计算机上，浏览“开始菜单”找到，如图4-5-1所示；第二种方式可在WinCC界面的“在线”菜单“设备维护”中访问ProSave。

【任务准备】01任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用图4-5-1通过开始菜单访问ProSave工具2.ProSave工具的使用步骤使用ProSave工具完成触摸屏的备份与恢复工作主要包括如下几个过程：（1）建立通信：设置编程电脑的PG/PC接口，确保触摸屏设备与编程电脑能够正确通信。如图4-5-3所示。（2）通信连接设置：启动软件后，在常规选项卡进行设备类型、传输协议和IP地址等设置，如图4-5-4所示。（3）选择备份/恢复功能：在备份/恢复选项卡完成数据类型、路径等基本设置，如图4-5-5所示。（4）执行备份/恢复操作：系统自动执行备份/恢复操作，在这个过程中将显示备份/恢复的进度条，如图4-5-6所示。

【任务准备】01任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用本任务通过西门子博途软件中自带的ProSave软件对KTP700Basic触摸屏的工程文件进行备份与恢复操作，要求触摸屏设备已连接到组态的计算机上，且两者的IP地址均设置在同一网段内。一、备份触摸屏工程文件备份触摸屏工程文件的具体操作步骤见表4-5-1所示。表4-5-1触摸工程文件的备份步骤

【任务实施】02任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤1：打开ProSave备份工具。（如图4-5-1所示）步骤2：设置触摸屏类型注意：要设置与硬件一致的设备型号，这里选择“KTP700Basic”项。

【任务实施】02任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤3：设置通信连接方式及IP地址注意：IP地址须保证与触摸屏设备的实际IP地址一致。步骤4：选择“备份”功能并进行设置①选择备份选项卡；②选择备份数据类型；③选择保存路径、命名文件名称为“hmi”；④点击“开始备份”按钮。

【任务实施】02任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤5：备份过程中会有进度条显示备份完成后提示“已成功创建备份”。步骤6：查看备份结果在计算机端打开备份文件夹，可以查看已完成备份的触摸屏工程文件“hmi.psb”。二、恢复触摸屏工程文件通过ProSave软件将已经保存到计算机中的KTP700Basic触摸屏工程文件恢复到触摸屏硬件中，恢复触摸屏工程文件的操作步骤见表4-5-2所示。表4-5-2触摸工程文件的恢复步骤

【任务实施】02任务五码垛工作站触摸屏的维护保养项目四工业机器人物料码垛集成工作站应用操作步骤示意图步骤1-3：参照表4-5-1完成设备类型、连接参数IP地址的设置等。（参照表4-5-1）步骤4