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《工业机器人工作站系统集成》单元五工业机器人搬运工作站的系统设计工作任务描述:设计工业机器人搬运工作站硬件控制系统和软件系统，并进行系统调试知识目标:1.掌握工业机器人与PLC的接口信号配置；2.掌握工业机器人远程控制的电路设计和程序编写；能力目标:1.能设计工业机器人与外围设备的接口电路；2.能设计调试PLC程序及机器人程序；3.能解决工业机器人工作站的常见故障；重点：1、工业机器人与PLC的接口信号配置2、工业机器人程序的编写难点:1、工业机器人与PLC接口电路的连接2、工业机器人外部控制的程序设计
机器人搬运工作站系统在选择机器人、PLC及相关控制设备后，应根据系统任务设计系统硬件电路、PLC控制程序以及机器人运行程序。知识准备一、搬运工作站工作任务知识准备1．设备上电前，系统处于初始状态，即输送线上料位置处及落料台上无工件、平面仓库里无工件；机器人选择远程模式、机器人在作业原点、无机器人报警错误、无机器人电池报警。2．按启动按钮，系统运行，机器人启动。(1)当输送线上料检测传感器检测到工件时启动变频器，将工件传送到落料台上，工件到达落料台时变频器停止运行，并通知机器人搬运；(2)机器人收到命令后将工件搬运到平面仓库，搬运完成后机器人回到作业原点，等待下次的搬运请求；(3)当平面仓库码垛了7个工件，机器人停止搬运，输送线停止输送。清空仓库后，按复位按钮，系统继续运行；一、搬运工作站工作任务知识准备3．在搬运过程中，若按暂停按钮，机器人暂停运行，按复位按钮，机器人继续运行。4．在运行过程中急停按钮一旦动作，系统立即停止；急停按钮恢复后，按复位按钮进行复位，选择示教器为“示教模式”，通过操作示教器使机器人回到作业原点。只有使系统恢复到初始状态，按启动按钮，系统才可重新启动。二、搬运工作站硬件系统知识准备1．接口配置PLC选用OMRONCP1L-M40DR-D型，机器人本体选用安川MH6型，机器人控制器选用DX100。根据控制要求，机器人与PLC的I/O接口分配见表。插头信号地址定义的内容与PLC的连接地址CN308INB1机器人启动100.00A2清除机器人报警和错误101.01OUTB8机器人运行中1.00A8机器人伺服已接通1.01A9机器人报警和错误1.02B10机器人电池报警1.03A10机器人已选择远程模式1.04B13机器人在作业原点1.05CN306INB1IN#(9)机器人搬运开始100.02OUTB8OUT#(9)机器人搬运完成1.06二、搬运工作站硬件系统知识准备1．接口配置CN308是机器人的专用I/O接口，每个接口的功能是固定的，如CN308的B1输入接口，其功能为“机器人启动”，当B1口为高电平时，机器人启动运行，开始执行机器人程序。CN306是机器人的通用I/O接口，每个接口的功能由用户定义，如将CN306的B1输入接口（IN9）定义为“机器人搬运开始”，当B1口为高电平时，机器人开始搬运工件。（具体参见机器人程序）二、搬运工作站硬件系统知识准备1．接口配置CN307也是机器人的通用I/O接口，每个接口的功能由用户定义，如将CN307的B8、A8输出接口（OUT17）定义为吸盘1、2吸紧功能，当机器人程序使OUT17输出为1时，YV1得电，吸盘1、2吸紧。CN307的接口功能定义见表。插头信号地址定义的内容负载CN307A8（OUT17+）/B8（OUT17-）吸盘1、2吸紧YV1A9（OUT18+）/B9（OUT18-）吸盘1、2松开YV2A10（OUT19+）/B10（OUT19-）吸盘3、4吸紧YV3A11（OUT20+）/B11（OUT20-）吸盘3、4松开YV4二、搬运工作站硬件系统知识准备1．接口配置MXT是机器人的专用输入接口，每个接口的功能是固定的。如EXSVON为机器人外部伺服ON功能，当29、30间接通时，机器人伺服电源接通。搬运工作站所使用的MXT接口见表。插头信号地址定义的内容继电器MXTEXESP1+（19）/EXESP1-（20）机器人双回路急停KA2EXESP2+（21）/EXESP2-（22）EXSVON+（29）/EXSVON-（30）机器人外部伺服ONKA1EXHOLD+（31）/EXHOLD-（32）机器人外部暂停KA3二、搬运工作站硬件系统知识准备1．接口配置PLCI/O地址分配见表。输入信号输出信号序号PLC输入地址信号名称序号PLC输出地址信号名称10.00启动按钮1100.00机器人程序启动20.01暂停按钮2100.01清除机器人报警与错误30.02复位按钮3100.02机器人搬运开始40.03急停按钮4100.03变频器启停控制50.06输送线上料检测5100.04变频器故障复位60.07落料台工件检测6101.00机器人伺服使能70.08仓库工件满检测7101.01机器人急停81.00机器人运行中8101.02机器人暂停91.01机器人伺服已接通
101.02机器人报警/错误
111.03机器人电池报警
121.04机器人选择远程模式
131.05机器人在作业原点
141.06机器人搬运完成
二、搬运工作站硬件系统知识准备2．硬件电路(1)PLC开关量输入信号电路如图所示。由于传感器为NPN电极开路型，且机器人的输出接口为漏型输出，故PLC的输入采用漏型接法，即COM端接+24V。输入信号包括控制按钮和检测用传感器。二、搬运工作站硬件系统知识准备2．硬件电路(2)机器人输出与PLC输入接口电路如图所示。CN303的1、2端接外部DC24V电源，PLC输入信号包括“机器人运行中”、“机器人搬运完成”等机器人的反馈信号。二、搬运工作站硬件系统知识准备2．硬件电路(3)机器人输入与PLC输出接口电路如图所示。由于机器人的输入接口为漏型输入，PLC的输出采用漏型接法。PLC输出信号包括“机器人启动”、“机器人搬运开始”等控制机器人运行、停止的信号。二、搬运工作站硬件系统知识准备2．硬件电路
(4)机器人专用输入接口MXT电路如图所示。继电器KA2双回路控制机器人急停、KA1控制机器人伺服使能、KA3控制机器人暂停。二、搬运工作站硬件系统知识准备2．硬件电路(5)机器人输出控制电磁阀电路图如图所示。通过CN307接口控制电磁阀YV1～YV4，用于抓取或释放工件。三、搬运工作站软件系统知识准备1．搬运工作站PLC程序三、搬运工作站软件系统知识准备1．搬运工作站PLC程序三、搬运工作站软件系统知识准备1．搬运工作站PLC程序三、搬运工作站软件系统知识准备1．搬运工作站PLC程序三、搬运工作站软件系统知识准备2．搬运工作站机器人程序序号程序注释1NOP
2*L10程序标号3CLEARB0001置“搬运工件数”记忆存储器B000为0；初始化4DOUTOT#(9)=OFF清除“机器人搬运完成”信号；初始化5PULSEOT#(18)T=2.00YV2得电2s，吸盘1、2松开；初始化6PULSEOT#(20)T=2.00YV4得电2s，吸盘3、4松开；初始化7*L9程序标号8WAITIN#(9)=ON等待PLC发出“机器人搬运开始”指令9MOVJVJ=10.00PL=0机器人作业原点，关键示教点10MOVJVJ=15.00PL=3中间移动点11MOVJVJ=50.00PL=3中间移动点12MOVLV=83.3PL=0吸盘接近工件，关键示教点13PULSEOT#(17)T=2.00YV1得电2s，吸盘1、2吸紧14PULSEOT#(19)T=2.00YV3得电2s，吸盘3、4吸紧15MOVLV=166.7PL=3中间移动点三、搬运工作站软件系统知识准备2．搬运工作站机器人程序序号程序注释16MOVJVJ=10.00PL=3中间移动点17MOVJVJ=15.00PL=3中间移动点18MOVJVJ=10.00PL=1中间移动点19MOVLV=250.0PL=1到达仓库正上方（距离仓库底面在7块工件的厚度以上）20JUMP*L0IFB000=0如果搬运第一块工件，跳转至*L021JUMP*L1IFB000=1如果搬运第二块工件，跳转至*L122JUMP*L2IFB000=2如果搬运第三块工件，跳转至*L223JUMP*L3IFB000=3如果搬运第四块工件，跳转至*L324JUMP*L4IFB000=4如果搬运第五块工件，跳转至*L425JUMP*L5IFB000=5如果搬运第六块工件，跳转至*L526JUMP*L6IFB000=6如果搬运第七块工件，跳转至*L627*L0放置第1个工件时程序标号28MOVLV=83.3放置第1个工件时，工件下降的位置。作为关键示教点29JUMP*L8跳转至*L830*L1放置第2个工件时程序标号三、搬运工作站软件系统知识准备2．搬运工作站机器人程序序号程序注释31MOVLV=83.3放置第2个工件时，工件下降的位置32JUMP*L8跳转至*L833*L2放置第3个工件时程序标号34MOVLV=83.3放置第3个工件时，工件下降的位置35JUMP*L8跳转至*L836*L3放置第4个工件时程序标号37MOVLV=83.3放置第4个工件时，工件下降的位置38JUMP*L8跳转至*L839*L4放置第5个工件时程序标号40MOVLV=83.3放置第5个工件时，工件下降的位置41JUMP*L8跳转至*L842*L5放置第6个工件时程序标号43MOVLV=83.3放置第6个工件时，工件下降的位置44JUMP*L8跳转至*L845*L6放置第7个工件时程序标号三、搬运工作站软件系统知识准备2．搬运工作站机器人程序序号程序注释46MOVLV=83.3放置第7个工件时，工件下降的位置47*L8程序标号*L848TIMERT=1.00吸盘到位后，延时1秒49PULSEOT#(18)T=2.00YV2得电2s，吸盘1、2松开50PULSEOT#(20)T=2.00YV4得电2s，吸盘3、4松开51INCB000“搬运工件数”加152MOVLV=83.3PL=1中间移动点53MOVJVJ=20.00PL=1中间移动点54MOVJVJ=20.00回作业原点55PULSEOT#(9)T=1.00向PLC发出1s“机器人搬运完成”信号56JUMP*L9IFB000<7判断仓库是否已经满（7个工件满）57JUMP*L10跳转至*L1058END
三、搬运工作站软件系统知识准备2．搬运工作站机器人程序当PLC的100.00输出“1”时，机器人CN308的B1输入口接受到该信号，机器人启动，开始执行程序。执行到第8条指令时，机器人等待落料台传感器检测工件。当落料台上有工件时，PLC的100.02输出“1”，向机器人发出“机器人搬运开始”命令，机器人CN306的9号输出口接受到该信号，继续执行后面的程序。由于工件在仓库里是层层码垛的，所以机器人每搬运一个工件，末端执行器要逐渐抬高，抬高的距离大于一个工件的厚度。标号*L0～*L6的程序分别为码垛7个工件时，末端执行器不同的位置。机器人如果急停，急停按钮复位后，选择示教
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