双机器人搬运线PLC通讯平台设计.docx

摘要随着产线自动化的发展需要，公司将工业用机械手臂导入现仃的生产线，带来的优势不仅只是更精准地管理劳动力成本，更能有效提升产品良率及产能。外围设备与工业机械手之间的通讯是应用前提，使用成熟可靠的工业通讯方式是自动化产线稳定运行的基础，完善的通讯接口定义对设备将来的升级改造提供了方便。本论文研究的用三菱FX系列P1.C作为中间桥梁，实现外围主机设备与机械手ROBOT之间的双向通讯，达到自动化生产线的机械手ROBoT对设备间生产的产品传递搬运功能。P1.C机器人产线P1.C软件平台实现了通讯控制软件平台化，模块化.通用化，能够用机器人产线的运行实时监控：同时也可以方便的整体导入到下一条机器人产线。关键词：工业机械手，机器人控制技术，工业通讯，模块平台化第1章绪论1.1 论文的研究背景和目的日益严竣的用工荒和不断攀升的用工成本推动公司开始引入智能化生产线，用机器人搬运取代传统的劳动密集型流水线。机器人控制技术，原来公司没有这方面的开发经验，需要相关的自动化供应商集成。面临价格高，周期长，维护难，转型不方便，缺少技术核心竞争力等限制。机器人控制技术其中的重点之一是设备与机器人之间的任务通讯：通讯方式有K）通讯，协议通讯等，不同的自动化集成商有不同的标准和做法，没有形成统一标准。不同的产线开发出来，所用的电气材料和软件不相同，会增加开发成本&后续维护升级的成本。通讯控制方式可旌,电气线路最优，后续扩展方便，成本低，适合软性化生产线，便于改造与换型生产。1.2 国内外机器人应用现状P1.C：机器人：CAD/CAM被称为现代工业自动化的三大支柱中国有8000万制造业从业工人，日本有I100万。日本软件银行总裁孙正义在2013年向日本政府提出建议，希里到2040年，日本能够增加到五千万工业机器人，让这些工业机器人在车间进行工作，加上1100万的从业人员，大概有6000万的可使用劳动力。他认为这样做，日本制造业可以重新成为全球制造第一强国。国家主席习近平在2月份曾经在一个文件上批示，机器人非常重要，中国3、4月份产生了170多家机器人公司。在未来，工业机器人在工厂应用的广度和深度非常大。东莞、浙江等部分省市已经提出：机:换人，政府给予奖励。综上所述，中国的制造业要保持优势，必须持续提高机器人产线的投入.目前机器人常用的控制方式为P1.C任务调用，即上位机任务通过P1.C传递给ROBoT,ROBOT执行相应的动作任务。有I/O控制方式&总通讯控制方式。工业自动化控制中常用的通讯方式如图I所示:王亚控制通讯方式图1工业控制常用通讯协议现状图应用成熟可靠的工业通讯方式是自动化产线稳定运行的基础同时也能够节省程序开发时间。1.3 本论文的主要工作内容经过比较以及公司现状，上位机选用TCPaP网线与P1.C通讯，任务发布用。P1.C通过CC-UNK总线把上位机的任务要求传递给ROBOT机械手执行产品搬运。本论文介绍的双安川六轴机器人搬运PIq通讯平台系统的实现方式，采用三菱P1.C与三菱触摸屏实现系统的功能，系统的主要特点如下：1 .通过以太网实现设备上位机与P1.C通讯。2 .通过CC-1.INK总线实现P1.C与2台机器人通讯。3 .P1.C控制相关的外盘输送带及机械手夹抓。4 .人机界面实时监控&相关故障的报警显示。设计目标功能如图2所示:图2P1.C通讯平台目标13.1机器人产线布置图产线设备布局如图3所示:图3产线布局图周围15台设备,产品在设备与设备之间的流转通过2台ROBOT机械手搬运传递图1.3.2电气结构示意图通讯结构如性M所示:McaMM图4通讯结构图上位机与P1.q通讯通过TCP/IP网线,PIe与RoBoT通讯通过CC-1.ink图第2章系统设计2.1 P1.C硬件选择2.1.1 三菱硬件组成：(I)P1.C:三菱FX3U-80MR(2) 232扩展模块：X3U-232BD(3)以太网扩展模块：FX3U-ENET-ADP(4)CC-1.1.NK扩展模块：FX3U-16CC1.-M2.1.2 三菱P1.C软件GXWorks2介绍GXWorkS2是基于WindOWS运行的，用于进行设计、调试、维护的编程工具。P1.C平台是基于三菱P1.C编程软件GXWOrkS2和三菱触摸屏编程软件GTDeSigner3编写而成。该平台的应用将有效的提高测试系统开发及控制生产线上的设备正常运行。具体体现在：1减少新项目测试系统软件开发时间。2便于测试工程师软件维护。3缩短测试技术员维修测试设备的时间。4为相关工程师提供调试产品的工具。5更为线的操作工提供了统、简沽的操作界面及指导。2.13三菱触摸屏介绍三菱触摸屏又称为“三菱人机界面”，是由三菱电机株式会社研发、生产、销售的知名触摸屏品牌之一。是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏器上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果.目前，己广泛应用于机械、纺织、电气、包装、化工等2.2软件功能设计系统的开发，主要包括P1.C端运行程序与触摸屏端应用程序.P1.C端运行程序的主要功能如下：外困设备在机任务要求通过P1.C通讯传递给六轴机械手ROBoROBOT启动与实时状态监控：ROBoT安全：急停，安全门，干涉区防撞处理；PASS&FAI1.输送带根据产品要求自动运行：触摸屏具有设备状态指示、计数、输入/输出查询、手动操作以及实时故障报警等功能，可方便用户日常操作、故障排查、维修保养等操作。触摸屏端应用程序的主要功能如下：1.操作模式显示当前产线生产与设备基本信息，无需密码进入。供现场操作人员查看基本设备信息和生产信息2 .维修模式维修人员通过密码查看设备的所有输入输出点状态与信息，CC-1.INK通讯状态查看：ROBOT当前执行任务查看：当前产线报警任务查看。3 .工程模式此功能只有"超级管理员才可以通过密码进入，进行ROBOT任务更改、调试、查询；P1.C寄存器任意的位M值和字D值读写。2.3 通讯接口设计外国设备名称定义：OP1.O1.CDAssemb1.yOP20/Xpp1.iqucAssemb1.yOP30PCBAAssemb1.y0P40NA()P5()PointerP1.acementOP60Ca1.ibration()P7()Ca1.ibrationQPSoNA()P9()RearCoverAssemb1.yOPI(X)MaskAssemb1.yOP1.1.ONAOP120RearCoverScrewOP1.30Ca1.ibrationop140Ca1.ibrationOP15()1.CDScrewOP200Buffer(TIX)OP2IOBuffeNDX7)()P3(X)PassChanne1.笫一台设备定义为OP1.O,笫二台设备定义为OP20笫15台设备定义为OP150,OP2()()OP300为产品中转区，OP300为OK品输送带，OP310为NG品输送带。如果OP1.o有产品需要搬运到OP20去，定义上位机发送1020到P1.UP1.C发送12到相关的ROBoT机械于。表1P1.C通讯用寄存器定义:任务类型P1.C寄存器(接收)P1.C寄存器(发送)具体数据R1.取D1310D6201RI放D1312D6203R2取D1314D6301R2放D1316D6303RI取夹具号D1311D6202R1.放夹具号D1313D6204R2取夹具号D1315D6302R2放夹具号D1317D6304产品型号)1300D6200&D6300表2上位机与P1.C通讯设置:上位机1.ABVIEWP1.C通讯协议以太网TCP/MC协议IP地址169.254.1.10169.254.1.10端口号空1100举例说明：上位机1.ABV1.EW给P1.C寄存器D100写入卜进制数1,上位机发送的卜六进制命令为：“03FF0A0064000000201101000100”P1.C反馈给上位机接收成功的十六进制代码是：“8300”上位机给P1.C读写位和字的代码参考行X3U-ENET-ADP用户手册2.4 CC-1.INK站号通讯定义表3CC-1.1.NK通讯站站号定义:站类型站号占用站数通讯波特率P1.C主站主站012.5MPASS输送带远程I/O站11FA1.1.输送带远程I/O站21R1.机器人抓手远程I/O站31R2机器人抓手远程I/O站11RI机器人远程设备站54R2机器人远程设备站912.5 GOT界面设计触摸屏具有设备状态指示、计数、沾入出查询、E动操作以及实时故障报警等功能，可方便用户日常操作、故障排查、维修保养第。作设备有操作、维修、工程三种模式，对应不同的操作权限。2.6 P1.C程序结构P1.C文档组织结构P1.C程序用SFC语言编写，主结构如卜;程序MA1N（C-1.1.NK参数模块密码模块机潞人报警处理模块PASSFAI1.输送带模块螺丝枪底部模块机器夹抓处理模块机器人任务分配模块上位机监控模块主程序框架下子程序块为同级多支路并行关系（每个子程序都是独立运行，在不同的设备中可以按福取舍，使程序简量化，便于理解阅读）第3章系统实现3. 1各功能模块三菱P1.C系统结构子程序3.1.1 Cc1.1.NK参数模块(1)该模块是P1.C底层核心模块，它包含开机初始化参数写入：CC1.1.NK参数设置，手动调试工具：急停和更位设备状态：(2)远程1/0站设置参数。(3)该模块属于全灼变髭，由梯形图编写。3.1.2 密码模块维修模式和工程模式密码设置。3.1.3 机器人报警夕理模块设备所有报警信息在该模块编写，报警方式一般为直接报警，时间超出报警，流程异常报警。1.1.1 Passzfai1.输送带模块产品流出轨道，当感应到有产品时，自动流出到人工工位3.1.5 机器夹爪信号处理模块机器人前端夹爪由机器人控制P1.C远程I/O站，由P1.C执行夹爪抓取3.1.6 机器人任务分配这是机器人最核心的模块，上位机设备任务通过以太网传给P1.CP1.C再通过CC-1.1.NG传给机器人。所有的通讯任务集合，通过P1.C编解码完成任务的简化及传送。SVWOctamRoBO1¾制系统图6CC-1.1.NK通讯状态界面图5升机主界面图7数据通讯界面图8ROBOT&外围设备实时监控界面结论以上是做机器人产线PIC通讯平台的全部设计，包括电路图，PIC程序，人机界面