1、第一章 緒論1.1 課題背景近年來，隨著全球汽車生產(chǎn)向著多品種、小批量方向發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在汽車工業(yè)中的應(yīng)用越來越普遍。機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類對(duì)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)精度的要求也越來越高，相應(yīng)的自動(dòng)化在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛，對(duì)自動(dòng)化也提出了更高的要求。工業(yè)機(jī)器人

2、對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。近20年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的飛速發(fā)展，使得工業(yè)機(jī)器人技術(shù)也有了長足的進(jìn)展，不但外形體積和價(jià)格大為下降，而且機(jī)器人的性能和工作可靠性也有極大提高，特別適合于多品種、變批量的柔性化生產(chǎn)。使得工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在汽車工業(yè)中，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括： 1）汽車裝配作業(yè)及液體物質(zhì)的填充2）點(diǎn)焊作業(yè)3）涂膠作業(yè)4）噴漆作業(yè)在汽車制

3、造領(lǐng)域，風(fēng)擋玻璃涂膠系統(tǒng)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)槟z型的好壞直接影響玻璃的密封性，對(duì)提高生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量起著舉足輕重的作用。風(fēng)擋玻璃涂膠系統(tǒng)，具有人工無法比擬的優(yōu)勢，它行動(dòng)靈巧，可以將玻璃的尺寸誤差沿玻璃周邊均勻分布，確保膠型沿玻璃周邊涂布的均勻性，而且精度極高，可以對(duì)玻璃自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)拾取、一次性自動(dòng)對(duì)中，大大提高了生產(chǎn)的效率和精度。機(jī)器人在汽車風(fēng)擋玻璃涂膠系統(tǒng)中的應(yīng)用使得涂膠質(zhì)量大為提高，極大地降低了風(fēng)擋玻璃漏水的可能，提高了汽車的整體質(zhì)量。2002年上海通用東岳汽車有限公司采用首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司的輸送線式汽車風(fēng)擋玻璃機(jī)器人涂膠系統(tǒng)，后來隨著生產(chǎn)線速的不斷提高，為了保證生產(chǎn)效率和質(zhì)量的同

4、步提高，更換為上海fanuc機(jī)器人進(jìn)行涂膠。近期由于公司將要推出新車型，現(xiàn)有的機(jī)器人涂膠系統(tǒng)不足以滿足加入新車型后生產(chǎn)能力的要求，因此需要建立新的涂膠系統(tǒng)。該系統(tǒng)便是根據(jù)實(shí)際車型要求，在原有的涂膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以滿足新車型的需要并提高生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，我國的汽車工業(yè)發(fā)展迅速，各種款式的轎車層出不窮，這就迫切需要生產(chǎn)能盡可能地滿足柔性化生產(chǎn)的要求。由于轎車風(fēng)擋玻璃的質(zhì)量直接影響汽車的使用、用戶滿意度和企業(yè)形象等諸多因素，因此，轎車風(fēng)擋玻璃涂膠系統(tǒng)便顯得十分重要。發(fā)達(dá)國家在轎車風(fēng)擋玻璃的涂膠作業(yè)上, 均采用各種類型不同的自動(dòng)化作業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)線，而國內(nèi)

5、生產(chǎn)中, 有些廠家還采用人工涂膠或自動(dòng)化程度很低的涂膠設(shè)備，這與激烈的市場競爭和快速發(fā)展的科技水平很不相符，所以，采用自動(dòng)涂膠系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)中將是一種必然的趨勢。1998年之前，國內(nèi)汽車廠家的機(jī)器人涂膠系統(tǒng)均為隨整條汽車生產(chǎn)線從國外引進(jìn)。但隨著國內(nèi)生產(chǎn)線的技術(shù)改造要求，對(duì)風(fēng)擋玻璃自動(dòng)涂膠系統(tǒng)的需求也不斷增加，1999年首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司研制開發(fā)了國內(nèi)第一套機(jī)器人汽車風(fēng)擋玻璃涂膠系統(tǒng)，并成功地應(yīng)用于哈飛汽車制造有限公司，開創(chuàng)了國內(nèi)自主機(jī)器人涂膠系統(tǒng)研制成功的先河。目前，國內(nèi)自動(dòng)涂膠系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中，根據(jù)膠槍安裝方式劃分主要有兩種。一種是玻璃定位后，以機(jī)器人握膠槍對(duì)玻璃進(jìn)行涂膠的方式；另一種

6、是將膠槍固定，機(jī)器人抓持玻璃進(jìn)行涂膠的方式。首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司研制的涂膠機(jī)器人采用的便是第一種方式，涂完膠后由傳送帶將玻璃送走，已在哈飛汽車、廣州本田、昌河汽車、重慶長安等汽車制造廠得到廣泛應(yīng)用。采用第二種涂膠方式的機(jī)器人如上海fanuc的，已在上海通用、上海大眾、一汽大眾等汽車制造廠得到廣泛應(yīng)用。從近幾年汽車風(fēng)擋玻璃涂膠系統(tǒng)的發(fā)展來看，自動(dòng)涂膠的趨勢已不容質(zhì)疑，并且不斷向著更高精度、更高自動(dòng)化水平的方向發(fā)展，向著更多使用國產(chǎn)系統(tǒng)的方向發(fā)展，從這也能看出我國的自動(dòng)化制造水平與發(fā)達(dá)國家的差距正在逐漸縮小。上海通用東岳汽車有限公司采用的是第二種方式，將膠槍固定，機(jī)器人抓持玻璃進(jìn)行涂膠。第二章

7、 涂膠系統(tǒng)簡介2.1 系統(tǒng)組成該系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、機(jī)器人、供膠系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和翻轉(zhuǎn)臺(tái)等組成?？刂葡到y(tǒng)主要由logix5555、hmi、ethernet及devicenet組成，完成數(shù)據(jù)的傳遞處理，控制整個(gè)系統(tǒng)；機(jī)器人負(fù)責(zé)從旋轉(zhuǎn)臺(tái)上抓取玻璃進(jìn)行涂膠，涂完膠后將玻璃放到旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，主要是利用了機(jī)器人能精確快速移動(dòng)的特點(diǎn)；供膠系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)供膠，根據(jù)控制信號(hào)實(shí)時(shí)改變膠量的大小；旋轉(zhuǎn)臺(tái)主要任務(wù)是放上玻璃后夾緊玻璃，根據(jù)玻璃形狀和大小判斷出玻璃類型后旋轉(zhuǎn)，讓待涂膠玻璃面向機(jī)器人，等待機(jī)器人抓取玻璃；翻轉(zhuǎn)臺(tái)主要是接收涂完膠的玻璃，然后翻轉(zhuǎn)玻璃面向操作人員，等待人工取走玻璃。2.2 工作原理操作人員將預(yù)處理好的

8、風(fēng)擋玻璃放到旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，放好玻璃后按一下確認(rèn)按鈕，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的對(duì)中裝置便將玻璃對(duì)中夾緊，夾緊之后通過玻璃的形狀大小對(duì)玻璃進(jìn)行識(shí)別，若識(shí)別不出，便重新夾緊識(shí)別，若再次識(shí)別不出便產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，一旦識(shí)別出玻璃型號(hào)，便將車型信息傳送到主控制柜，主控器通過以太網(wǎng)將車型信息傳給機(jī)器人，機(jī)器人按照傳送過來的車型信息，選擇相應(yīng)需要執(zhí)行的涂膠程序。在此期間，旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)180面向機(jī)器人，等待機(jī)器人抓取玻璃。機(jī)器人通過自帶的6個(gè)真空吸盤，吸取玻璃。如果6個(gè)吸盤真空值達(dá)到，則將對(duì)中裝置打開，機(jī)器人抓取玻璃，走到涂膠位置后對(duì)準(zhǔn)涂膠槍頭，并將涂膠設(shè)備槍閥打開，根據(jù)不同玻璃型號(hào)、大小，選擇相應(yīng)的程序，控制涂膠軌跡和膠量，進(jìn)行涂

9、膠。涂膠完畢后將玻璃放到翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，翻轉(zhuǎn)臺(tái)上的6個(gè)吸盤便吸住玻璃，同時(shí)機(jī)器人回到原點(diǎn)，然后翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)等待操作人員取玻璃。操作人員取完玻璃走出光柵區(qū)域后，翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)回原點(diǎn)，等待下一次玻璃的到來。然后，循環(huán)往復(fù)。2.3 devicenet2.3.1 devicenet簡介devicenet是一種基于can（controller area network）技術(shù)的開放型、符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)，1994年由美國rockwell公司開發(fā)應(yīng)用。devicenet使用生產(chǎn)者/消費(fèi)者（producer/consumer）通信模式，允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)存取同一源數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)通信效率更高；采用

10、多信道廣播信息發(fā)送方式，各個(gè)消費(fèi)者可在同一時(shí)間接收到生產(chǎn)者所發(fā)送的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)利用率更高。devicenet每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)是64個(gè)，干線長度為100500m，可用的通訊波特率分別為125kbps、250kbps和500kbps三種。設(shè)備可由devicenet總線供電（最大總電流8a）或使用獨(dú)立電源供電。 devicenet網(wǎng)絡(luò)電纜傳送網(wǎng)絡(luò)通訊信號(hào)，并可以給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電。寬范圍的應(yīng)用導(dǎo)致規(guī)定了不同規(guī)格的電纜：粗電纜、細(xì)電纜和扁平電纜，以適用于各種工業(yè)環(huán)境。devicenet是一種低成本的通信連接，它將工業(yè)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，減少了配線和安裝工業(yè)設(shè)備的時(shí)間和成本。直接互連性在改善設(shè)備間通訊的同時(shí)，提

11、供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診斷功能，可以通過主單元的指示燈和數(shù)碼管對(duì)常見的設(shè)備故障給出提示。線路的故障和通信電源的故障，也可以由主單元自動(dòng)地進(jìn)行檢測，并且會(huì)給出提示或報(bào)警，從而可以判斷故障，進(jìn)行及時(shí)處理，這是通過硬接線i/o接口難以實(shí)現(xiàn)的。另外，devicenet提供了多個(gè)復(fù)雜設(shè)備間的互連性及不同供貨商的同類部件間的可互換性：來自不同的廠家設(shè)備，只要按照devicenet的標(biāo)準(zhǔn)，即可進(jìn)行互換，使用戶不必局限于同一個(gè)供貨商的產(chǎn)品，給用戶帶來了更多的靈活性。2.3.2 devicenet在系統(tǒng)中的功能1)傳輸光柵信號(hào)，確保作業(yè)人員的安全。2)在旋轉(zhuǎn)臺(tái)/翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過占位開關(guān)，感應(yīng)玻璃放置與否。3)傳遞p

12、lc控制信號(hào)，控制閥導(dǎo)，令對(duì)中裝置夾緊玻璃。4)在轉(zhuǎn)臺(tái)的對(duì)中裝置上，傳遞10個(gè)玻璃識(shí)別開關(guān)的判斷信號(hào)到plc，通知plc當(dāng)前玻璃類型。圖2.1 玻璃類型識(shí)別開關(guān)玻璃識(shí)別開關(guān)位于對(duì)中裝置的兩側(cè)，每側(cè)5個(gè)，根據(jù)不同玻璃的大小觸發(fā)相應(yīng)的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)識(shí)別玻璃類型的作用。5)傳輸plc控制信號(hào)，控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向玻璃待取點(diǎn)。6)傳輸plc控制信號(hào)，控制真空發(fā)生器對(duì)打開吸盤閥門，并監(jiān)控吸盤真空度是否達(dá)到設(shè)定值。7)傳輸機(jī)器人的控制信號(hào)，控制涂膠槍頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃的涂膠。8)通過控制空氣壓盤，將玻璃膠輸送到伺服控制器，機(jī)器人會(huì)根據(jù)不同的車型，將不同的涂膠量信號(hào)送到變頻器，通過變頻器控制伺服控制器，達(dá)到控制涂膠量大小

13、的目的。2.4 ethernet2.4.1 ethernet簡介ethernet即以太網(wǎng)，是應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)，包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（10mbps）、快速以太網(wǎng)（100mbps）、千兆以太網(wǎng)（1000 mbps）和10g以太網(wǎng)，它們都符合ieee802.3系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。以太網(wǎng)主要有兩種傳輸介質(zhì)，那就是雙絞線和同軸電纜。一般情況下，ethernet用連線或電纜將計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備連接起來，使它們之間可以相互通訊。用于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際連線稱為網(wǎng)絡(luò)“媒介”。除物理媒介之外，所有ethernet網(wǎng)絡(luò)支持協(xié)議都提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理功能。本設(shè)計(jì)采用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（tcp/ip），用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部或網(wǎng)際間的

14、通信。2.4.2 ethernet在系統(tǒng)中的功能在該系統(tǒng)中，主控plc logix5555與hmi和機(jī)器人之間的連接是通過ethernet實(shí)現(xiàn)的。凡是具有記憶性內(nèi)存模塊的設(shè)備(如hmi和機(jī)器人)，在進(jìn)行通信連接時(shí)，要求使用ethernet。這種類型的通訊連接是gm經(jīng)過對(duì)設(shè)備通訊的安全級(jí)別和穩(wěn)定性方面綜合評(píng)估考慮后制定的，在全球各個(gè)gm的制造工廠均采用這種標(biāo)準(zhǔn)化的通訊方式，即所謂的gm北美標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)用ethernet的優(yōu)點(diǎn)在于：增加系統(tǒng)功能，將系統(tǒng)控制細(xì)化，點(diǎn)面結(jié)合。hmi能夠如實(shí)記錄系統(tǒng)運(yùn)行的情況，如故障記錄，現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，相鄰設(shè)備的運(yùn)行情況，以太網(wǎng)的鏈接情況以及暗燈系統(tǒng)的指令控制等。2.

15、5 供膠系統(tǒng)2.5.1 供膠系統(tǒng)的組成供膠系統(tǒng)主要由5部分組成：空氣壓盤、加熱器、伺服控制器、伺服電機(jī)、中間繼電器。2.5.2 供膠系統(tǒng)各部分的功能1）空氣壓盤：給膠桶加壓，使膠從膠桶沿管路流出，為系統(tǒng)供膠。2）加熱器：通過不同的加熱器給玻璃膠進(jìn)行加熱，防止由于溫度低而造成玻璃膠過于稠密，給涂膠帶來困難。3）伺服控制器：通過控制伺服電機(jī)準(zhǔn)確無誤地控制出膠量。4）伺服電機(jī)：作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制出膠量。5）中間繼電器：通過中間繼電器完成對(duì)伺服電機(jī)的控制，對(duì)機(jī)器人槍閥啟動(dòng)、停止的控制，對(duì)各項(xiàng)加熱器的控制。中間繼電器相當(dāng)于控制的紐帶，完成對(duì)各種元器件的控制。2.6 fanuc機(jī)器人 采用fanuc系統(tǒng)不僅

16、因?yàn)槠涓哔|(zhì)量、高性能、全功能。還因?yàn)橐韵绿攸c(diǎn)：1、 設(shè)計(jì)中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于拆裝，控制板高度集成，可靠性大大提高，而且便于維修、更換。2、 具有很強(qiáng)的抵抗惡劣環(huán)境影響的能力。其工作環(huán)境溫度為045，相對(duì)濕度為75。3、 有較完善的保護(hù)措施。fanuc對(duì)自身的系統(tǒng)采用比較好的保護(hù)電路。4、 fanuc系統(tǒng)所配置的系統(tǒng)軟件具有比較齊全的基本功能和選項(xiàng)功能。5、 提供大量豐富的pmc信號(hào)和pmc功能指令，增加了編程的靈活性。6、 具有很強(qiáng)的dnc功能。系統(tǒng)提供串行rs232c傳輸接口，使通用計(jì)算機(jī)pc和機(jī)床之間的數(shù)據(jù)傳輸能方便?？煽康剡M(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)高速的dnc操作。7、 提供豐富的維修報(bào)警和診

17、斷功能。fance維修手冊為用戶提供了大量的報(bào)警信息，并且以不同的類別進(jìn)行分類。下面對(duì)機(jī)器人設(shè)備做一簡單介紹： 圖2.2 轉(zhuǎn)臺(tái) 圖2.3 機(jī)器人上自帶真空吸盤 圖2.4 涂膠槍頭 圖2.5 翻轉(zhuǎn)臺(tái) 圖2.6 機(jī)器人及控制柜 圖2.7 機(jī)器人控制俯視圖機(jī)器人是涂膠系統(tǒng)最為重要的組成部分，通過示教器精確地控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，達(dá)到人工無法實(shí)現(xiàn)的速度和精度。而且該機(jī)器人具有高性能碰撞檢測機(jī)能，無須外加傳感器，大大降低了因碰撞而造成的損害程度。注意：fanuc機(jī)器人和其它設(shè)備有很大的不同，不同點(diǎn)在于機(jī)器人可以以很高的速度移動(dòng)很大的距離。2.7 人機(jī)界面（hmi）hmi是human machine in

18、terface 的縮寫，人機(jī)界面又稱用戶界面或使用者界面，是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交流和信息交換的媒介， 它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。 2.7.1 人機(jī)界面的定義 連接可編程序控制器（plc）、變頻器、直流變頻器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交換的數(shù)字設(shè)備，如圖2.8所示。 輸出輸入輸入人 機(jī)輸出信息接受控制控制器人的決策機(jī)器本體顯示器圖2.8 人機(jī)界面 2.7.2 人機(jī)界面在系統(tǒng)中的功能1）連接logix5555和機(jī)器人，監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)。2）數(shù)據(jù)、文字的輸入操作。3）生產(chǎn)配方存儲(chǔ)，

19、設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄。4）簡單的邏輯和數(shù)值運(yùn)算。5）指示燈報(bào)警。第三章 plc簡介3.1 plc的基本概念20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制。但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)本身的復(fù)雜性，編程難度大等原因未能在工業(yè)控制中廣泛使用。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車制造公司（gm）,以適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能的減少重新設(shè)計(jì)和更換控制系統(tǒng)的硬件及接線，減少時(shí)間降低成本。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（gec）首先研制成功第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。可編程控制器經(jīng)過發(fā)展完善，現(xiàn)已形成通用的、可編寫程序的、專用于工

20、業(yè)控制的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制設(shè)備，并擁有編程簡單使用方便，可靠性強(qiáng)，通用性強(qiáng)，體積小，維護(hù)方便，縮短了設(shè)計(jì)、施工投產(chǎn)調(diào)試的周期，功能非常齊全的特點(diǎn)。現(xiàn)在的可編程控制器還有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，可以通過各種通信接口將數(shù)據(jù)直接傳送到上位機(jī)，以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。美國rockwell的plc可以組成如以太網(wǎng)（enthernet）,控制網(wǎng)（controlnet）,設(shè)備網(wǎng)（devicenet）及傳統(tǒng)的dh+網(wǎng)，dh485，遠(yuǎn)程i/o等網(wǎng)絡(luò)，大大加強(qiáng)了在工業(yè)企業(yè)中的廣泛應(yīng)用。3.2 plc的特點(diǎn)1、 編程簡單，使用方便。 2、 控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單，通用性強(qiáng)。3、 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。4、 體積小，維護(hù)方便。

21、5、 縮短了設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)調(diào)試的周期。6、 plc功能齊全。具有邏輯控制、順序控制、信號(hào)、數(shù)據(jù)處理等功能。3.3 plc i/o模塊的選擇步驟與原則 plc的i/o模塊有開關(guān)量i/o模塊、模擬量i/o模塊及各種特殊功能模塊等。不同的i/o模塊，其電路及功能也不同，直接影響plc的應(yīng)用范圍和價(jià)格，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要加以選擇。3.3.1 開關(guān)量i/o模塊的選擇 1、開關(guān)量輸入模塊的選擇 開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為plc內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)plc內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1）輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入

22、和交流/直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 開關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5v、12v、24v、48v、60v等；交流110v、220v等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般5v、12v、24v用于傳輸距離較近場合，如5v輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過10米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。2）輸入接線方式 開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式，開關(guān)量輸入模塊的接線方式分為匯點(diǎn)式輸入和分組

23、式輸入?yún)R點(diǎn)式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（com）；而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。3）注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量對(duì)于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的60。4）輸入門檻電平為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)。2、開關(guān)量輸出模塊的選擇開關(guān)量輸出模塊是將plc內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)plc內(nèi)

24、外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1）輸出方式開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過1hz）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。2）輸出接線方式開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式，開關(guān)量輸出模

25、塊的接線方式分為分組式輸出和分隔式輸出。分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù)plc輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式plc既有分組式輸出，也有分隔式輸出。3）驅(qū)動(dòng)能力開關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于plc外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。4）注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸

26、出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個(gè)220v/2a的8點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可承受2a的電流，但輸出公共端允許通過的電流并不是16a(82a)，通常要比此值小得多。一般來講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60。5)輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。3.3.2 模擬量i/o模塊的選擇模擬量i/o模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與plc內(nèi)部總線相連，同時(shí)為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（a/

27、d）模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢測而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成plc內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(d/a)模塊是將plc內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出。典型模擬量i/o模塊的量程為-10v+10v、0+10v、420ma等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。一些plc制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號(hào)（如rtd、熱電偶等信號(hào)）。3.3.3 特殊功能模塊的選擇目前，plc制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的i/o模塊，有的還推出了自帶cpu的智能型i/o模塊，如高速計(jì)數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、pid控制模塊、通信模塊等。3.4 plc的基本結(jié)

28、構(gòu)接口部件輸出輸入接口部件中央處理器 接受現(xiàn)場信號(hào)驅(qū)動(dòng)受控元件存儲(chǔ)器電源圖 3.1 plc的基本結(jié)構(gòu)圖3.5 plc編程語言（1） 梯形圖 這是plc廠家采用最多的編程語言，最初是由繼電器控制圖演變過來的，比較簡單。（2） 順序功能圖 它提供了總的結(jié)構(gòu)，并與狀態(tài)定位處理相互協(xié)調(diào)。（3） 功能塊圖 它提供了一個(gè)有效的開發(fā)環(huán)境，并且特別適用于過程控制應(yīng)用。（4） 指令表 它為優(yōu)化編程性能提供了一個(gè)環(huán)境，與匯編語言非常相似。梯形圖編程語言直觀易懂。本設(shè)計(jì)采用此語言。開始3.6 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 分析控制要求繪制流程圖現(xiàn)場施工連線設(shè)計(jì)安裝控制柜分析i/o點(diǎn)確定用戶i/o設(shè)備plc硬件系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)梯形

29、圖修改程序程序輸入plc軟件測試測試正常n整體測試 n y n是否滿足要求編制技術(shù)文件交付使用圖 3.2 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中安全是第一位的，在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)注意的是安全及互鎖問題。玻璃是人工放到旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的，并且人工從翻轉(zhuǎn)臺(tái)上取下玻璃，在操作人員靠近旋轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)不能旋轉(zhuǎn)，以防傷到操作人員；同樣，在操作人員從翻轉(zhuǎn)臺(tái)上取玻璃時(shí)翻轉(zhuǎn)臺(tái)不能動(dòng)作，同時(shí)，機(jī)器人也不能進(jìn)入翻轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域放玻璃，防止翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)時(shí)或機(jī)器人持玻璃進(jìn)入翻轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域時(shí)傷到操作人員，這便要求有一定的安全措施。在旋轉(zhuǎn)臺(tái)和翻轉(zhuǎn)臺(tái)工作時(shí)，機(jī)器人是不允許靠近旋轉(zhuǎn)臺(tái)或翻轉(zhuǎn)臺(tái)的，這便要求有一定的互鎖措施。4.1 系統(tǒng)工

30、作流程因?yàn)橥磕z系統(tǒng)十分復(fù)雜，所以首先應(yīng)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的主要控制流程圖。該涂膠系統(tǒng)的工作流程如下圖4.1所示。電機(jī)準(zhǔn)備等待j面是否有玻璃n確認(rèn)車型旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)向機(jī)器人 y機(jī)器人抓取玻璃噴膠將玻璃放置在翻轉(zhuǎn)臺(tái)f面處翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)結(jié)束 圖4.1 系統(tǒng)工作流程圖4.2 plc的選擇及相關(guān)配置4.2.1 plc的選取所有的plc類的設(shè)備按操作性可分為三類:一是基于機(jī)架或地址的系統(tǒng)；二是標(biāo)簽類系統(tǒng)；三是軟plc或是基于pc的控制。為了符合通用汽車的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，采用ab公司的plc，選擇logix5555作為主控制器。4.2.2 logix5555處理器的特點(diǎn)1）模塊化、可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)。2）多處理器可以共享公共輸入數(shù)據(jù)。

31、3）多優(yōu)先級(jí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。4）高度集成的運(yùn)動(dòng)控制能力。5）豐富的指令集，其中包括文件處理、順序器、診斷、移位寄存器、程序控制和運(yùn)動(dòng)控制指令。6）所有高級(jí)運(yùn)動(dòng)命令的執(zhí)行以及運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃功能都能在處理器上實(shí)現(xiàn)。7）可實(shí)現(xiàn)預(yù)定的i/o數(shù)據(jù)傳送。8）任意組合時(shí)最多可提供128000個(gè)i/o（最大4000個(gè)模擬量i/o）。9）本地i/o（1756-i/o模塊）。10）普通的remote i/o（1746-，1771-，1793-，1794-，1797-i/o模塊以及1791-i/o模塊）。11）devicenet i/o（1793-i/o、1794-i/o、1797-i/o模塊以及1792-i/o模塊

32、）controlnet i/o（1756-i/o模塊）。4.2.3 i/o分配本次模擬設(shè)計(jì)中有22個(gè)輸入，14個(gè)輸出，因?yàn)槊總€(gè)i/o模塊有32個(gè)輸入或輸出口，因此采用一個(gè)數(shù)字量輸入模塊dc input 1756-ib16,一個(gè)數(shù)字量輸出模塊dc output 1756-ob16e，一個(gè)以太網(wǎng)模塊1756 enet/b，因?yàn)闂l件有限，不能進(jìn)行實(shí)際程序的調(diào)試，只能模擬，通過網(wǎng)線實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與plc的連接。所選用的plc系統(tǒng)為標(biāo)簽類系統(tǒng)，對(duì)于標(biāo)簽型系統(tǒng)，在控制程序的設(shè)計(jì)中，輸入和輸出是用變量來表示，隨后這些變量會(huì)被分配到相應(yīng)的輸入輸出端子。元件i/o分配表4.1如下所示：表4.1 i/o分配表輸入 輸

33、出符號(hào) 功能符號(hào)功能local4:i.date.0確認(rèn)玻璃放置按鈕 local5:o.date.0夾具夾緊local4:i.date.1 急停按鈕local5:o.date.0夾具松開local4:i.date.2 光柵檢測local4:i.date.3 j處玻璃傳感器local4:i.date.4 k處玻璃傳感器local4:i.date.5機(jī)器人位置j檢測local4:i.date.6車型1接近開關(guān)local4:i.date.7車型2接近開關(guān)local4:i.date.8 車型3接近開關(guān)local4:i.date.9 機(jī)器人位置d檢測local4:i.date.10 對(duì)中夾緊確認(rèn)local

34、4:i.date.11 機(jī)器人吸盤local4:i.date.13 機(jī)器人c處檢測 local5:o.date.3 機(jī)器人取玻璃local4:i.date.14 機(jī)器人d處檢測 local5:o.date.4機(jī)器人吸盤吸氣local4:i.date.15 機(jī)器人b處檢測 local5:o.date.5 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到b處local4:i.date.16 機(jī)器人a處檢測 local5:o.date.6機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到a處local4:i.date.17 翻轉(zhuǎn)臺(tái)f處檢測 local5:o.date.7 夾具松開local4:i.date.18 翻轉(zhuǎn)臺(tái)玻璃檢測 local5:o.date.8機(jī)器人放玻璃l

35、ocal5:o.date.9 機(jī)器人回到home點(diǎn)local4:i.date.20 槍頭a處檢測 local5:o.date.10 槍頭低頭local4:i.date.21 槍頭i處檢測 local5:o.date.11 空氣泵工作local5:o.date.12 槍頭抬頭local4:i.date.22 機(jī)器人不在e處檢測 local5:o.date.13翻轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向g處local4:i.date.23 翻轉(zhuǎn)確認(rèn)按鈕local5:o.date.14翻轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向f處4.3 控制線路設(shè)計(jì)4.3.1 設(shè)備布局按照玻璃涂膠的路徑，系統(tǒng)設(shè)備的布置從右到左依次為旋轉(zhuǎn)臺(tái)、機(jī)器人、涂膠槍頭裝置（在機(jī)器人對(duì)面）、

36、翻轉(zhuǎn)臺(tái)。機(jī)器人后面是主控制柜，內(nèi)有ab plc logix5555，通過ethernet與hmi、機(jī)器人進(jìn)行通信。涂膠槍頭裝置在機(jī)器人對(duì)面，主控器和機(jī)器人通過devicenet對(duì)涂膠槍頭裝置進(jìn)行控制，通過變頻器控制電機(jī)來控制膠量大小。旋轉(zhuǎn)臺(tái)和翻轉(zhuǎn)臺(tái)通過devicenet與主控器logix5555相連接。圖 4.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖1）機(jī)器人:抓取玻璃并持玻璃移動(dòng)涂膠。2）旋轉(zhuǎn)臺(tái)（包括對(duì)中裝置）：放上玻璃夾緊后轉(zhuǎn)向機(jī)器人。3）涂膠槍頭裝置：噴膠和清洗膠槍頭。4）翻轉(zhuǎn)臺(tái)：被機(jī)器人放上玻璃后翻轉(zhuǎn)面向操作人員。5）主控制柜：各種各樣的控制設(shè)備，包括logix5555和各種繼電器。6）機(jī)器人控制柜:機(jī)器人的

37、控制設(shè)備。7）供膠空氣馬達(dá)：給膠桶加壓，使膠從膠桶沿管路流出。8）供膠系統(tǒng)控制柜：控制膠量的大小，包括powerflex700變頻器。9）齒輪泵：提供空氣動(dòng)力，如真空吸盤負(fù)壓的產(chǎn)生。10）hmi 監(jiān)控系統(tǒng)：運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和系統(tǒng)控制。11）操作臺(tái)：一些基本的操作按鈕，如急停、確認(rèn)等。12）安全操作門：只要安全操作門打開，系統(tǒng)便停止工作。13）真空吸盤標(biāo)定設(shè)置：用于標(biāo)定機(jī)器人頭部的6個(gè)真空吸盤的位置。14）光柵：起安全作用，只要光柵檢測到障礙物，機(jī)器人便不會(huì)進(jìn)入光柵區(qū)域，相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)或翻轉(zhuǎn)臺(tái)不動(dòng)作。4.3.2 電控網(wǎng)絡(luò)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)主要由ethernet和devicenet以及硬接線組成。

38、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖4.3所示：fanuc機(jī)器人hmi供膠系統(tǒng)ab plc遠(yuǎn)程i/o急停遠(yuǎn)程i/o翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)臺(tái)電動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)臺(tái)處光柵旋轉(zhuǎn)臺(tái)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)臺(tái)處光柵旋轉(zhuǎn)臺(tái) 以太網(wǎng) devicenet硬接線圖4.3 電控網(wǎng)絡(luò)布置圖ab plc 基于devicenet網(wǎng)絡(luò)，通過硬接線控制現(xiàn)場所有的i/0信號(hào)，完成plc和所有終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊和指令傳輸。hmi通過ethernet與主控器和機(jī)器人進(jìn)行通訊，完成對(duì)涂膠系統(tǒng)的可視化操控，同時(shí)用于報(bào)警信息的顯示等。fanuc機(jī)器人與供膠系統(tǒng)通過devicenet相連接，可以用機(jī)器人自帶的示教器對(duì)膠量的大小進(jìn)行控制。光柵和翻轉(zhuǎn)臺(tái)則直接連接到遠(yuǎn)程i/o上，然后通過分接器連

39、到devicenet，再到ab plc logix5555。旋轉(zhuǎn)臺(tái)、翻轉(zhuǎn)臺(tái)與遠(yuǎn)程i/o通過devicenet連接，是因?yàn)樾D(zhuǎn)臺(tái)上還有閥組和占位開關(guān)、限位開關(guān)等，需要的i/o點(diǎn)比較多且較為分散，需繼續(xù)用devicenet傳輸信號(hào)。fanuc機(jī)器人頭部帶有真空吸盤、真空發(fā)生器、真空值實(shí)時(shí)顯示器等，需要用主plc控制，而主plc離機(jī)器人的距離不是很遠(yuǎn)，故選擇直接從plc i/o模塊連線到機(jī)器人上的某些設(shè)備。供膠系統(tǒng)的部分設(shè)備，例如供膠系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)空氣壓盤電機(jī)的變頻器在主控柜中，可以采用硬線直接連接。4.3.3 控制柜設(shè)計(jì)1、發(fā)熱量最大的器件放在控制柜的上部。一般控制柜內(nèi)的變頻器的發(fā)熱量最大，為確保冷卻

40、風(fēng)道暢通，對(duì)于非水冷卻的變頻器，如果需要在臨近并排安裝兩臺(tái)或多臺(tái)時(shí)，安裝空間除按使用說明書要求之外，變頻器之間要留有足夠的距離。如果豎排安裝時(shí)，兩個(gè)變頻器之間加隔板以增加上部調(diào)速器的散熱效果?？刂乒袼幍奈恢靡阌谧冾l器的定期維護(hù)。2、易損部件下方不能放置控制器件。對(duì)于易損部件如接觸器、快速熔斷器等元件的下方不能放置plc、變頻器之類的控制器件。避免這些易損部件的零件，掉入控制器內(nèi)部，使得故障范圍加大。3、發(fā)熱量較小并且重量最大的器件放在控制柜的下部。像電抗器這類器件，重量大、發(fā)熱量又相對(duì)比較小，所以一般放置在控制柜的下部。4.4 主要設(shè)備程序流程4.4.1 旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制程序流程 旋轉(zhuǎn)臺(tái)流程圖如

41、下圖4.4所示，分為a面和b面，兩個(gè)面的結(jié)構(gòu)相同，以a面作介紹。a面上有5個(gè)占位開關(guān)，用于檢測有沒有玻璃放到旋轉(zhuǎn)臺(tái)上以及玻璃的大??；當(dāng)玻璃被放到旋轉(zhuǎn)臺(tái)上后，占位開關(guān)被壓下，通過被壓下的占位開關(guān)便可以判斷玻璃的大小和類型（只能判斷是前后風(fēng)擋玻璃還是三角窗玻璃，因?yàn)槿谴安ＡП容^小，壓不到圖4.5中的（1）號(hào)占位開關(guān)）。對(duì)中裝置兩邊有夾臂，用來夾緊玻璃，由閥導(dǎo)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾緊和松開。當(dāng)放好玻璃按下確認(rèn)按鈕后，對(duì)中裝置便夾緊玻璃，然后根據(jù)對(duì)中裝置壓下的玻璃識(shí)別開關(guān)判斷出玻璃的類型，并將玻璃類型信號(hào)通過devicenet傳送給plc，玻璃類型判斷完成之后，若旋轉(zhuǎn)臺(tái)光柵區(qū)域沒有障礙物，旋轉(zhuǎn)臺(tái)便逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，

42、達(dá)到180時(shí)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)下面的接近開關(guān)被觸發(fā)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)便停止旋轉(zhuǎn)，此時(shí)旋轉(zhuǎn)臺(tái)a面面向機(jī)器人，等待機(jī)器人過來取玻璃。旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位后，通過devicenet將信號(hào)傳送給logix5555，logix5555再通過ethernet將信號(hào)傳給機(jī)器人，通知機(jī)器人可以取玻璃了。旋轉(zhuǎn)臺(tái)的工作流程如圖4.4所示。電機(jī)準(zhǔn)備j面有無玻璃 yn光柵處安全否？ yn給出旋轉(zhuǎn)信號(hào) yn夾緊并輸送車型機(jī)器人處于安全位置？y等待 n 旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn) 圖4.4 旋轉(zhuǎn)臺(tái)流程圖圖4.5中標(biāo)號(hào)（9）是一排光柵，在下圖旋轉(zhuǎn)臺(tái)的左邊旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)能碰到的地方設(shè)置了一個(gè)光柵區(qū)域，該光柵區(qū)域主要起安全保護(hù)的作用，當(dāng)操作人員持預(yù)處理好的玻璃，進(jìn)入光柵區(qū)

43、域，此時(shí)光柵感應(yīng)到障礙物，將信號(hào)送到plc，plc將不允許機(jī)器人進(jìn)入光柵區(qū)域和旋轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)作，以防止誤傷操作人員。如果機(jī)器人正在旋轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域運(yùn)動(dòng)，一旦光柵區(qū)域檢測到障礙物，機(jī)器人便立即停止動(dòng)作，避免造成進(jìn)入光柵區(qū)域人員的傷害。37 52641圖4.5 旋轉(zhuǎn)臺(tái)1）占位開關(guān)：檢測前后風(fēng)擋玻璃。2）占位開關(guān)：檢測大三角窗。3）占位開關(guān)：檢測小三角窗。4）對(duì)中裝置上的夾臂：用于夾緊玻璃。5）玻璃識(shí)別開關(guān)：判斷玻璃的類型。6）閥導(dǎo)：驅(qū)動(dòng)對(duì)中裝置上的夾臂。7）光柵：障礙物的檢測。注意：從外面進(jìn)入旋轉(zhuǎn)臺(tái)和翻轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域時(shí)光柵起到保護(hù)作用，但如果有人進(jìn)入機(jī)器人工作區(qū)域，外面的光柵將不會(huì)起到保護(hù)作用。因此在機(jī)器人的兩邊也

44、設(shè)置光柵區(qū)域，當(dāng)機(jī)器人工作時(shí)，如果出現(xiàn)突發(fā)事件導(dǎo)致有人進(jìn)入到了機(jī)器人工作區(qū)域，這時(shí)內(nèi)部光柵便會(huì)檢測到障礙物，機(jī)器人便停止運(yùn)動(dòng)，防止造成人員傷害。不過在調(diào)試機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，保證機(jī)器人不會(huì)進(jìn)入內(nèi)部光柵區(qū)域，以防誤檢測。 控制程序如下所示：4.4.2 robot控制程序流程機(jī)器人在該系統(tǒng)中的主要工作是從旋轉(zhuǎn)臺(tái)上抓取玻璃后涂膠，涂膠完成后將玻璃放到翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，然后返回原點(diǎn)，等待下一次抓取玻璃。主要是利用了機(jī)器人高精度、高速度、高可靠性的特點(diǎn)，其工作流程如下圖4.6所示。機(jī)器位于home處旋轉(zhuǎn)臺(tái)已夾緊？nk面有玻璃？yn y抓取玻璃 y運(yùn)動(dòng)到b處并噴膠 y運(yùn)動(dòng)到a處等待 翻轉(zhuǎn)臺(tái)是否準(zhǔn)備好？ yn y放玻

45、璃機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到home點(diǎn)圖4.6 機(jī)器人流程圖132如圖4.7所示，機(jī)器人上共有6個(gè)真空吸盤，每個(gè)吸盤最大可承載8.8kg的重量，6個(gè)吸盤最大可承載52.8kg。當(dāng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的玻璃準(zhǔn)備好后，機(jī)器人便去抓取玻璃，當(dāng)吸盤接觸玻璃時(shí)，ab plc logix5555控制真空發(fā)生器打開閥門，真空吸盤內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，開始吸取玻璃，真空值實(shí)時(shí)顯示器實(shí)時(shí)顯示6個(gè)真空吸盤的真空度，且每個(gè)真空吸盤都有一個(gè)指示燈與之對(duì)應(yīng)，真空度達(dá)到設(shè)定值時(shí)指示燈便亮，當(dāng)6個(gè)真空吸盤都達(dá)到設(shè)定真空值-6.0時(shí)，6個(gè)真空吸盤真空度指示燈全亮，此時(shí)吸盤將玻璃牢固的吸住，對(duì)中裝置的夾臂便松開玻璃，機(jī)器人吸著玻璃走到涂膠槍頭前進(jìn)行涂膠，涂膠軌跡

46、、速度與膠量大小的配合是根據(jù)玻璃類型確定的。在ab plc logix5555收到對(duì)中裝置送來的玻璃類型信號(hào)后，通過ethernet通知機(jī)器人，在涂膠的時(shí)候，機(jī)器人只要調(diào)用相應(yīng)的程序即可。圖4.7 機(jī)器人和涂膠槍頭裝置1）機(jī)器人2）涂膠槍頭裝置3）真空吸盤 控制程序如下所示4.4.3 噴膠頭控制程序流程涂膠槍頭裝置主要任務(wù)是涂膠，但玻璃膠很容易變干凝固，一旦凝固在槍頭上，便不容易清除，給下次涂膠帶來麻煩，因此每次涂膠完成后都要清洗槍頭。涂膠槍頭的工作流程如下圖4.8所示。膠頭準(zhǔn)備robot運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)？機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到home點(diǎn)低頭吹風(fēng)噴膠車型信號(hào)確認(rèn) ny ny圖4.8 膠槍流程圖控制程序如下所示

47、：噴膠：噴膠過程：4.4.4 翻轉(zhuǎn)臺(tái)控制程序流程翻轉(zhuǎn)臺(tái)的主要任務(wù)是在機(jī)器人將涂完膠的玻璃放到翻轉(zhuǎn)臺(tái)上后翻轉(zhuǎn)，使玻璃面向操作人員，待操作人員取走玻璃后再翻轉(zhuǎn)回原點(diǎn)，等待下一次機(jī)器人將玻璃放上。翻轉(zhuǎn)臺(tái)的工作流程如圖4.9所示。翻轉(zhuǎn)臺(tái)位于home處并無玻璃玻璃放上翻轉(zhuǎn)臺(tái)nrobot處于安全位置n y光柵處無人位置yy等待翻轉(zhuǎn)到g處 robot處于安全位置yn 光柵處無人 yn翻轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)到f點(diǎn)圖4.9 翻轉(zhuǎn)臺(tái)流程圖翻轉(zhuǎn)臺(tái)上有4個(gè)真空吸盤和4個(gè)占位開關(guān)，它們一一對(duì)應(yīng)，在機(jī)器人將玻璃放到翻轉(zhuǎn)臺(tái)上時(shí)，玻璃壓動(dòng)占位開關(guān)，哪個(gè)占位開關(guān)被壓下，相對(duì)應(yīng)的真空吸盤便打開，去吸住玻璃，當(dāng)放上的玻璃是前后風(fēng)擋玻璃時(shí)4個(gè)吸

48、盤都打開，是三角窗玻璃時(shí)只打開上方的2個(gè)真空吸盤。在真空吸盤的真空度達(dá)到設(shè)定值之后，翻轉(zhuǎn)臺(tái)便向前翻轉(zhuǎn)，使玻璃面向操作人員，等待操作人員用手動(dòng)吸盤抓取玻璃。翻轉(zhuǎn)臺(tái)下面有左右兩個(gè)腳踏開關(guān)，控制翻轉(zhuǎn)臺(tái)上真空吸盤的放氣。玻璃也是由兩個(gè)操作人員抓取，因?yàn)椴ＡП容^大，如果讓一個(gè)人抓取，勞動(dòng)強(qiáng)度會(huì)比較大，也不易操作，而且易碰到涂好的膠型，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成風(fēng)擋玻璃的漏水現(xiàn)象。而設(shè)置兩個(gè)腳踏開關(guān)的原因是如果只有一個(gè)腳踏開關(guān)，控制腳踏開關(guān)的操作人員準(zhǔn)備好，而另一個(gè)操作人員沒準(zhǔn)備好，這時(shí)一旦踩下腳踏開關(guān)，就有可能因?yàn)橐贿叺牟僮魅藛T沒抓住玻璃而讓玻璃滑到地上，造成不必要的損失。操作人員拿走玻璃后按一下確認(rèn)按鈕，如果翻轉(zhuǎn)臺(tái)

49、區(qū)域的光柵沒有檢測到障礙物，則翻轉(zhuǎn)臺(tái)后翻回原點(diǎn)，等待機(jī)器人下次放玻璃。翻轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域的光柵也是起保護(hù)操作人員的作用的。當(dāng)翻轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域的光柵檢測到障礙物時(shí)，翻轉(zhuǎn)臺(tái)不會(huì)動(dòng)作，同時(shí)禁止機(jī)器人進(jìn)入翻轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域，如果機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入翻轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域，則機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)?？刂瞥绦蛉缦滤荆?.5 軟硬件的連接該系統(tǒng)采用ab公司的logix5555作為控制器，以rslogix5000作為編程軟件，通過rslinx配置驅(qū)動(dòng)器設(shè)置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)logix5555控制器與各種rockwell software及ab應(yīng)用軟件建立通信聯(lián)系，更改計(jì)算機(jī)ip地址為以太網(wǎng)連接的地址，便能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)線的連接。計(jì)算機(jī)ip地址的設(shè)置如下圖4

50、.10所示。在程序編寫完成并配置好驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒁螺d工程的時(shí)候，控制器必須處于編程或者遠(yuǎn)程編程的狀態(tài)（通過旋轉(zhuǎn)處理器上的鑰匙來選擇控制器處于run、rem還是test，處于run和test的時(shí)候不能下載工程）。下載完成后，工程的控制器狀態(tài)欄便處于在線狀態(tài)，顯示控制器的狀態(tài)信息。 圖4.10 計(jì)算機(jī)ip地址設(shè)置軟件rslinx在硬件設(shè)備連接完畢后，設(shè)置rslogix5000與plc的通訊，工具欄第二個(gè)用于顯示通訊時(shí)網(wǎng)絡(luò)上所有有用的/活動(dòng)的站點(diǎn)，第三個(gè)用于設(shè)置rslinx與處理器之間的通信格式。如下圖所示。圖4.11 計(jì)算機(jī)軟硬件的連接第五章 系統(tǒng)調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案5.1 膠型的調(diào)試在此

51、系統(tǒng)中，膠型的調(diào)試似乎是最簡單但又最麻煩一件事情。機(jī)器人是六軸聯(lián)動(dòng)的，其運(yùn)行軌跡用示教器便可以方便控制，但需要一步一步的調(diào)試，需要做大量的工作。運(yùn)動(dòng)軌跡調(diào)好之后便是膠量大小的調(diào)試，用示教器很方便設(shè)定，但是膠量的大小與速度的配合便成了最大的困難，需要豐富的經(jīng)驗(yàn)，在調(diào)試過程中，也會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的問題。最近在涂膠的時(shí)候，膠型總是斷斷續(xù)續(xù)的，即使速度膠量設(shè)為定值也是不均勻。結(jié)果發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槟z槍抬頭到位的接近傳感器檢測效果不佳，信號(hào)時(shí)有時(shí)無，造成了噴膠的斷續(xù)，經(jīng)過分析之后，因?yàn)橐呀?jīng)有限位開關(guān)來判斷膠槍是否抬頭到位，所以把接近開關(guān)給屏蔽了，膠型斷續(xù)的問題便消失了。問題分析：接近傳感器的設(shè)置本來是為了防止

52、膠槍沒有抬頭到位而出現(xiàn)噴膠的現(xiàn)象，目的是防止因膠槍頭位置不對(duì)而將膠型涂壞，想法是好的，但實(shí)際效果并不是很好，甚至起到了負(fù)作用，只好在程序中將其屏蔽。有些情況，并不是防護(hù)措施越多越可靠，有時(shí)過多的防護(hù)措施反而會(huì)造成他們之間的相互影響而導(dǎo)致效果不佳，甚至出現(xiàn)意想不到的問題。因此，在防護(hù)措施的設(shè)計(jì)時(shí)不要過多。5.2 機(jī)器人取玻璃與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的互鎖該系統(tǒng)中，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，機(jī)器人是不允許進(jìn)入旋轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域取玻璃的，要求他們之間有互鎖。一次系統(tǒng)運(yùn)行中，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上放上玻璃正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人卻進(jìn)入旋轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域取玻璃，結(jié)果造成機(jī)器人撞到了旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，玻璃當(dāng)場損壞，機(jī)器人的六個(gè)真空吸盤也撞歪，需要重新標(biāo)定。造成事故的主要原因是在修改程序的過程中，不經(jīng)意間把機(jī)器人取玻璃與旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)的互鎖程序給屏蔽了，所以造成了設(shè)備間的打架現(xiàn)象。問題分析：在控制系統(tǒng)中，互鎖和自鎖是經(jīng)常遇到的，在程序修改時(shí)一定要注意這些互鎖和自鎖程序，修改完程序后一定要檢查這些互鎖和自鎖程序是否被改變，以防出現(xiàn)重大事故。5.3 夾臂夾緊不到位機(jī)器人抓取玻璃后突然停止動(dòng)作，并且旋轉(zhuǎn)臺(tái)出現(xiàn)報(bào)警，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行處于報(bào)警暫停狀態(tài)。問題分析：機(jī)器人報(bào)警是因?yàn)樾D(zhuǎn)臺(tái)出現(xiàn)報(bào)警，導(dǎo)致機(jī)器人因條件保護(hù)