第六章 立庫工作站工業(yè)機器人系統(tǒng)集成

6.1.1立庫工作站主要組成單元及工作流程介紹情景導(dǎo)入1、立體倉庫立體倉庫倉儲單元兩行三列共6個倉位，采用鋁型材作為結(jié)構(gòu)支撐；每個倉位可存儲1個輪轂零件；倉位托盤可由氣動推桿驅(qū)動推出和縮回；倉位托盤底部設(shè)置有傳感器，可檢測當前倉位是否有零件；每個倉位都用來表明當前倉位倉

儲狀態(tài)的指示燈，以及標識倉位編號。2、輪轂零件輪轂零件鋁合金材質(zhì)，五幅輪轂縮比零件；輪輞直徑為102mm，最大外圈直徑為114mm，輪輞內(nèi)圈直徑為88mm，輪轂直徑為28mm，整體厚度為45mm，輪輻厚度為16mm；正面設(shè)計有可更換的數(shù)控加工耗材安裝板，直徑為37mm，厚度為8mm，塑料材質(zhì)；零件正面、反面均設(shè)計有定位槽、視覺檢測區(qū)域、打磨加工區(qū)域和二維碼標簽位置3、遠程I/O模塊遠程I/O模塊支持ProfiNet總線通信；最多支持適配I/O模塊數(shù)量為32個；最大傳輸距離為100m（站站距離），最大總線速率為100Mbit/s；附帶數(shù)字量輸入模塊為3個，單模塊8通道，輸入信號類型為PNP，輸入電流典型值為3mA，隔離耐壓為500V，隔離方式為光耦隔離；附帶數(shù)字量輸出模塊為4個，單模塊8通道，輸出信號類型為源型，驅(qū)動能力為500mA/通道，隔離耐壓為500V，隔離方式為光耦隔離；在工作臺臺面上布置有遠程I/O適配器的網(wǎng)絡(luò)通信接口，方便接線4、工作臺倉儲單元1）鋁合金型材結(jié)構(gòu)，工作臺式設(shè)計，臺面可安裝功能模塊，底部柜體內(nèi)可安裝電氣設(shè)備；

2）臺面長為680mm，寬為680mm，厚為20mm；底部柜體長為600mm，寬為600mm，高為

700mm；底部柜體四角安裝有腳輪，輪片直徑為50mm，輪片寬度為25mm，可調(diào)高度為10mm；工作臺面合理布置著線槽，方便控制信號線和氣路布線，且電、氣分開；底部柜體上端和下端四周安裝有線槽，可方便電源線、氣管和通信線布線；7）底部柜體門板為快捷可拆卸設(shè)計，每個門板完全相同可互換安裝5、輪轂工作流程輪轂從立庫單元出庫根據(jù)任務(wù)要求完成相應(yīng)動作；工業(yè)機器人快換工具的正常使用；輪轂產(chǎn)品的正常拾?。惠嗇灝a(chǎn)品準確放置。3、知識回顧本章節(jié)我們講述的是立庫工作站主要組成單元。立體倉庫的材料及作用，輪轂零件以及工做臺面，立庫單元的作用存儲輪轂零件，并配合機器人進行工作。6.1.2

立庫工作站出入I

O信號配置與庫程序設(shè)計情景導(dǎo)入倉儲單元輪轂出入庫工作流程1、輪轂出入庫工作流程輪轂出入庫工作流程輪轂出入庫工作流程如圖“輪轂出入庫工作流程”所示。在輪轂出入庫之前，需將執(zhí)行單元中

的工業(yè)機器人恢復(fù)成安全姿態(tài)；然后，執(zhí)行單元

利用滑臺模塊平移至倉儲單元操作位置，此時倉

位綠色信號燈亮；倉儲單元將放置有輪轂的倉位

托盤推出；工業(yè)機器人從倉位托盤上取出輪轂零

件；工業(yè)機器人恢復(fù)安全姿態(tài)；停留一點時間后，倉位托盤縮回，此時工位信號紅色信號燈亮，輪

轂零件的出入庫過程完成。2、建立HOME點HOME點位置HOME點為機器人程序的工作安全點，在工作臺上我們一般選擇HOME點的參數(shù)為（0，-30，30，90，0）為機器人的HOME點。3、取工具取用工具PROC

GetGrip()MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;Rservo

740;MoveJ

p10,

v1000,

fine,

tool0;MoveL

p20,

v100,

fine,

tool0;WaitTime

0.5;Reset

do0;WaitTime

0.5;MoveL

p30,

v100,

fine,

tool0;MoveL

p40,

v100,

fine,

tool0;MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;ENDPROC編寫去工具程序GetGrip4、放工具取用工具PROC

PutGrip()MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;Rservo

740;MoveJ

p40,

v1000,

fine,

tool0;MoveL

p30,

v100,

fine,

tool0;MoveL

p20,

v100,

fine,

tool0;WaitTime

0.5;Set

do0;WaitTime

0.5;MoveL

p10,

v100,

fine,

tool0;MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;ENDPROC編寫去工具程序GetGrip5、抓取輪轂零件抓取輪轂零件PROC

Getpack04()MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;Rservo

400;Set

do2;WaitTime

0.5;MoveJ

p50,

v1000,

fine,

tool0;MoveL

Offs(p60,0,0,30),

v100,

fine,

tool0;MoveL

p60,

v100,

fine,

tool0;WaitTime

0.5;Reset

do2;WaitTime

0.5;MoveL

Offs(p60,0,0,30),

v100,

fine,

tool0;MoveJ

p50,

v1000,

fine,

tool0;MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

z50,

tool0;ENDPROC6、PLC程序輪轂出入庫信號燈控制程序當工位上的光電傳感器感應(yīng)到輪轂時，

I1.0接通，輸出工位1綠色信號燈Q1.1。當工位上的光電傳感器沒有感應(yīng)到輪轂時，

I1.0閉合，停止輸出工位1綠色信號燈Q1.1，同

時利用RLO取反指令，輸出工位1紅色信號燈Q1.0。6、PLC程序輪轂出入庫程序設(shè)計當工位上的光電傳感器感應(yīng)到輪轂時，

I1.5接通；此時若工業(yè)機器人請求I12.0接通，則置位輸出工位6伸縮氣缸Q3.5和工位6取出記憶

M333.1。當工位6伸縮氣缸推出到位時，氣缸伸出到位信號I2.5閉合，PLC給工業(yè)機器人發(fā)送工位6允入信號M222.1和倉儲單元允入信號M222.0。當工業(yè)機器人發(fā)送RB取料完成信號I12.1給

PLC時，I12.1接通。輸出工位6伸縮氣缸Q3.5、工位6允入信號M222.1和倉儲單元允入信號

M222.0復(fù)位。7、I/O信號配置硬件配置倉儲單元信號連接圖硬件內(nèi)，系統(tǒng)與PLC接線：西門子PLC（主站）與FR8210適配器通過ProfiNet通信線纜連接，一般使用百兆網(wǎng)線即可。軟件內(nèi)，博圖設(shè)備組態(tài)以太網(wǎng)地址與硬件設(shè)備的地址相同。8、倉儲單元系統(tǒng)輸入/輸出立庫工作站I/O系統(tǒng)連接圖輪轂倉儲單元的操作過程由具體的I/O系統(tǒng)控制，其具體的控制連接如圖”立庫工作站I/O系統(tǒng)連接圖”所示。7、知識回顧本章節(jié)我們學(xué)習(xí)了立庫工作站出入IO信號配置與庫程序設(shè)計，了解了出入庫流程的編寫方式，以及如何搭建程序的編寫框架，并對程序進行合理的運用，需要好好復(fù)習(xí)，并做好下一章的預(yù)習(xí)。6.2.1工具坐標系的建立情景導(dǎo)入1、模式定義示教器調(diào)整為手動模式，然后單擊“主菜單”圖標，單擊“手動操作”選項，如圖”模式定義“所示。模式定義2、新建工具坐標新建工具坐標在彈出的界面中，單擊“工具坐標”選項；在彈出的界面中，單擊“新建”按鈕，如圖”新建工具坐標“所示。3、編輯工具坐標編輯工具坐標在彈出的界面中的“名稱”文本框中輸入工具名稱“tool1”，單擊“確定”按鈕，完成工具的建立；選中“tool1”選項，單擊“編輯”下拉列表中的“定義”選項，如圖”編輯工具坐標“所示。4、設(shè)定TCP設(shè)定TCP在彈出的界面中，單擊“方法”下拉列表，選擇“TCP和Z，X”選項，使用六點法設(shè)定TCP；選擇合適的手動操縱模式，如圖”設(shè)定TCP”所示。5、抓取輪轂零件位姿修改按下使能按鈕，操作手柄靠近固定點，作為第一個點，單擊“修改位置”完成第一點的修改，如圖”位姿修改“所示，按照上述的操作依次完成點2、點3、點4的修改。修改的點要不相同，且各點間擺動的角度要大。6、延伸器點X軸定義延伸器點X軸定義控制工具參考點以點4的姿態(tài)從固定點移動到TCP的+X軸方向；單擊“修改位置”按鈕，完成延伸器在X軸方向的定義，如圖”延伸器點X軸定義“所示。7、延伸器點Z軸定義延伸器點Z軸定義控制工具參考點以點4的姿態(tài)從固定點移動到TCP的+Z方向；單擊“修改位置”按鈕，完成延伸器在Z軸

方向的定義。選中“確定”按鈕，查看誤差，誤差值越小越好，但要以實際驗證效果為準，單擊“確定”按鈕，如圖”延伸器點Z軸定義“所示。9、工具坐標設(shè)置工具坐標設(shè)置選中“tool

1”選項，然后執(zhí)行“編輯”→“更改值”命令，彈出更改值菜單，單擊箭頭向下翻頁，將“mass”的值改為工具的實際重量（單位為kg）；編輯工具中心坐標X軸、Y軸、Z軸，以實際為準最

佳，單擊“確定”按鈕，完成工具坐標定義，如圖”工具坐標設(shè)置“所示。8、重定位操作重定位操作7、知識回顧1、模式定義2、新建工具坐標3、編輯工具坐標4、設(shè)定TCP5、抓取輪轂零件6、延伸器點X軸定義7、延伸器點Z軸定義9、工具坐標設(shè)置8、重定位操作6.2.2

工件坐標系的建立情景導(dǎo)入設(shè)置工件坐標定義屬性1、設(shè)置工件坐標設(shè)置工件坐標在ABB示教器的主菜單中單擊“手動操作”選項，在“手動操作”界面中單擊工件坐標中的“wobj0…”選項（默認工件坐標為wobj0），wobj0是以工業(yè)機器人本體的基坐標建立而成的。若需新建一個工件坐標，則單擊“新建”按鈕，如圖”設(shè)置工件坐標“所示。2、定義屬性定義屬性工件坐標聲明屬性設(shè)置。使用聲明來改變工件變量在程序模塊中的使用方法，設(shè)置好相應(yīng)聲明屬性后，單擊“確定”按鈕；執(zhí)行“編輯”→“定義”命令，如圖”定義屬性“所示。3、設(shè)置用戶校正設(shè)置用戶校正在彈出的界面中，選擇合適的用戶方法，此處選擇三點法定義，即X1、X2、Y1三點；將“用戶方法”設(shè)置為“3點”后，手動操作工業(yè)機器人的工具參考點，使其靠近定義工件坐標的X1原點，將此點作為工件坐標的起點。單擊“修改位置”按鈕，將X1點記錄下來，如圖”設(shè)置用戶校正“所示。4、設(shè)置三點位置設(shè)置三點位置手動操作工業(yè)機器人的工具參考點，使其靠近定義工件坐標的X2點，并將此點作為工件坐標的點2，單擊“修改位置”按鈕，將X2點記錄下來，如圖6-24所示。手動操作工業(yè)機器人的工具參考點，使其靠近定義工件坐標的Y1點，完成位置修改。單擊“確定”按鈕后，即可完成三點位置設(shè)定。5、設(shè)置完成坐標系參數(shù)完成工件坐標系設(shè)置三點位置設(shè)定確定后，系統(tǒng)彈出確認校準數(shù)據(jù)界面，單擊“確定”按鈕即可生效，如圖”完成工件坐標系設(shè)置“所示6、知識回顧1、設(shè)置工件坐標2、定義屬性3、設(shè)置用戶校正4、設(shè)置三點位置5、設(shè)置完成坐標系參數(shù)6.3.1

立庫工作站P

L

C與機器人程序的設(shè)計情景導(dǎo)入倉儲輪轂出庫過程（a）倉位托盤伸出（b）抓取輪轂（c）1號倉位托盤縮回（d）輪轂送往下個工作站1、判斷立庫倉位中有無輪轂倉儲判斷程序IF

"ib2"

=

1THENIF

"c1"

THEN"qb"

:=

7;ELSE"qb"

:=

8;END_IF;END_IF;IF

"ib2"

=

2

THENIF

"c2"

THEN"qb"

:=

7;ELSE"qb"

:=

8;END_IF;END_IF;IF

"ib2"

=

3

THENIF

"c3"

THEN"qb"

:=

7;ELSE"qb"

:=

8;END_IF;END_IF;IF

"ib2"

=

4

THENIF

"c4"

THEN"qb"

:=

7;ELSE"qb"

:=

8;END_IF;

END_IF;

IF

"ib2"

=這是倉儲的判斷程序，機器人在移動到相應(yīng)的位置會對PLC發(fā)出輪軌抓取請求，然后經(jīng)PLC判斷倉儲中是否有輪轂零件，若有則發(fā)號“db”為7，若無則發(fā)信號“db”為8。2、判斷機器人請求抓幾號倉輪轂請求抓取輪轂判斷IF

"ib"

>=

1

AND

"ib"

<=

6

THEN#H

:=

2

**

("ib"

-

1);"倉儲氣缸":=#H;END_IF;IF

"ib"

=

9

THEN"倉儲氣缸":=0;END_IF;機器人發(fā)出抓取輪轂的請求，PLC再按照抓取輪轂的要求，將倉位信息賦值到變量“倉儲氣缸”中，并按照請求彈出相應(yīng)的倉位。若信號“ib”值為9時變量“倉儲氣缸”值變?yōu)?，這是復(fù)位的初始狀態(tài)。3、氣缸彈出檢知氣缸檢知"R_TRIG_DB"(CLK:="倉儲氣缸1"=1);"R_TRIG_DB_1"(CLK:="倉儲氣缸2"=1);"R_TRIG_DB_2"(CLK:="倉儲氣缸3"=1);"R_TRIG_DB_3"(CLK:="倉儲氣缸4"=1);"R_TRIG_DB_4"(CLK:="倉儲氣缸5"=1);"R_TRIG_DB_5"(CLK:="倉儲氣缸6"=1);這個為氣缸檢知，”R_TRIG”為上升沿檢測指令，在目標變量由0編程1時，第一個周期的上升沿時他會發(fā)出新信號。4、倉儲彈出信息判斷倉儲彈出信息判斷程序IF

"R_TRIG_DB".QTHENIF

"c1"

THEN#G[1]

:=

1;ELSE#G[1]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_1".QTHENIF

"c2"

THEN#G[2]

:=

1;ELSE#G[2]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_2".QTHENIF

"c3"

THEN#G[3]

:=

1;ELSE#G[3]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_3".Q

THENIF

"c4"

THEN#G[4]

:=

1;ELSE#G[4]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_4".Q

THENIF

"c5"

THEN#G[5]

:=

1;ELSE#G[5]

:=

2;END_IF;END_IF;IF

"R_TRIG_DB_5".Q

THENIF

"c6"

THEN#G[6]

:=

1;ELSE#G[6]

:=

2;END_IF;END_IF;這是倉儲彈出信息判斷程序，在機器人抓取完成后判斷是否要縮回氣缸，若在沒有這個判斷檢知的情況下，倉位氣缸將無法縮回。5、倉儲PLC變量復(fù)位倉儲PLC變量復(fù)位"IEC_Timer_0_DB".TON(IN:="倉儲氣缸"=0,PT:=T#2.2s);IF

"IEC_Timer_0_DB".Q

THEN#G[1]

:=

0;#G[2]

:=

0;#G[3]

:=

0;#G[4]

:=

0;#G[5]

:=

0;#G[6]

:=

0;END_IF;這是PLC的倉儲模塊的復(fù)位程序，在變量“倉儲氣缸”為0時，延時2.2s后將需要歸零的變量全部歸零，回到初始狀態(tài)6、輪轂抓取與放置程序設(shè)計機器人判斷抓取程序PROC

Rgethub()MoveAbsJ

home\NoEOffs,

v1000,

fine,

tool0;SetGO

OUT,

1;WaitDI

8

;IF

IN

=

1

THENhubnum

:=

1;Rservo

400;ELSEIF

IN

=

2

THENhubnum

:=

2;Rservo

570;ELSEIF

IN

=

3

THENhubnum

:=

3;Rservo

740;ELSEIF

IN

=

4

THENhubnum

:=

4;Rservo

400;ELSEIF

IN

=

5

THENhubnum

:=

5;Rservo

570;ELSEIF

IN

=

6

THENhubnum

:=

6;Rservo

740;ENDIF//工業(yè)機器人姿態(tài)回歸初始位////工業(yè)機器人輸出組信號1////等待PLC輸入組信號8////如果PLC輸入組信號1,則執(zhí)行下列程序////hubnum賦值1////伺服軸運動到400rad/min////如果PLC輸入組信號2,則執(zhí)行下列程序////hubnum賦值2////伺服軸運動到570

rad/min////如果PLC輸入組信號3,則執(zhí)行下列程序////hubnum賦值3////伺服軸運動到740

rad/min////如果PLC輸入組信號4,則執(zhí)行下列程序////hubnum賦值4////伺服軸運動到400

rad/m