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史陶比爾懸掛式噴涂6軸機(jī)器人與控制器結(jié)合方案

jMWU_jiqirenyin ? 來源:工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用方案 ? 作者:工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用方 ? 2021-01-15 16:32 ? 次閱讀
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此項(xiàng)目采用的是一臺(tái)可移動(dòng)的懸掛式噴涂6軸機(jī)器人,它安裝在3自由度直角坐標(biāo)變位天車上,可以在噴房范圍內(nèi)(噴漆房內(nèi)尺寸:L30m×W9m×6.5m)進(jìn)行前后、左右、上下及旋轉(zhuǎn)等多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),機(jī)器人的手臂上帶有一支噴槍,能實(shí)現(xiàn)對大型復(fù)合材料工件外表面涂裝涂層的噴涂作業(yè)。

懸掛式機(jī)器人噴涂系統(tǒng)組成

懸掛式機(jī)器人噴涂系統(tǒng)由總控系統(tǒng)、天車系統(tǒng)(懸掛行走機(jī)構(gòu))、機(jī)器人系統(tǒng)、智能供漆系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖:

天車系統(tǒng)包括:1套縱走機(jī)構(gòu)(X軸)、1套橫走機(jī)構(gòu)(Y軸)、1套升降機(jī)構(gòu)(Z軸)和電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),還有用于維修和檢測的走臺(tái)等附屬設(shè)施。

智能供漆系統(tǒng)由虹吸管、隔膜泵、物料罐、過濾器、2KS、調(diào)壓器、空打保護(hù)器等組成一套完整的供漆系統(tǒng),是噴涂系統(tǒng)的重要組成部分,其承擔(dān)著從原料供應(yīng)到原料調(diào)節(jié)預(yù)混配比等重要的作用,是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的必要前提。物料包含油漆、固化劑和清洗劑。

項(xiàng)目選用的是史陶比爾(Staubli)TX250系列6軸機(jī)器人,也是最新款的機(jī)器人。整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)由3個(gè)部件組成,包括控制器CS8C、機(jī)械手臂(Arm)以及手動(dòng)示教盒(Manualcontrolpendant,MCP)。

控制系統(tǒng)架構(gòu)

此套系統(tǒng)的總控系統(tǒng)控制器采用西門子S7-1500PLC作為主控制器,WinCCProfessionalV13SP1作為上位機(jī)操作畫面,TP1200作為操作面板,天車、機(jī)器人和供漆系統(tǒng)分別采用S7-1200作為控制器。S7-1500總控系統(tǒng)通過PROFINET總線與噴涂機(jī)器人系統(tǒng)、供漆系統(tǒng)和懸掛行走系統(tǒng)通訊,完成系統(tǒng)整體控制,實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及操作,保證對整個(gè)工件的連續(xù)噴涂。

控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

懸掛式機(jī)器人噴涂系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對天車系統(tǒng)和機(jī)器人噴涂系統(tǒng)的單獨(dú)進(jìn)行操作。在現(xiàn)場天車可以通過操作屏TP700進(jìn)行操作,分別對X、Y和Z軸伺服電機(jī)進(jìn)行上電、零點(diǎn)校準(zhǔn)、絕對定位等。

供漆系統(tǒng)的現(xiàn)場屏TP700可以顯示油漆液位、清洗劑液位、固化劑液位、管路壓力、電磁閥狀態(tài)、流體調(diào)壓器狀態(tài)、2KS系統(tǒng)各種油漆的自動(dòng)配比情況、氣動(dòng)泵以及防空打保護(hù)器等。

機(jī)器人系統(tǒng)的現(xiàn)場屏TP700顯示X、Y、Z、RX、RY、RZ六軸移動(dòng)情況?,F(xiàn)場示教盒可對機(jī)器人進(jìn)行離線軌跡規(guī)劃等。

總控制系統(tǒng)包括現(xiàn)場控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)兩套組成?,F(xiàn)場控制系統(tǒng)能通過總線與機(jī)器人系統(tǒng)、懸掛行走系統(tǒng)和供漆系統(tǒng)通訊,完成系統(tǒng)整體控制,對整個(gè)工件的連續(xù)噴涂;遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及操作。

總控制系統(tǒng)能夠?qū)Ψ窒到y(tǒng)進(jìn)行控制及狀態(tài)顯示??蓪┢嵯到y(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行換色、加料、清洗等操作??蓪覓煨凶邫C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正。

噴涂工藝流程及控制的技術(shù)要點(diǎn)

懸掛式機(jī)器人噴涂系統(tǒng)噴涂工藝流程如下:

首先天車系統(tǒng)、供漆系統(tǒng)和噴涂系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒,工件進(jìn)入指定位置,并定位→系統(tǒng)檢測工件實(shí)際位置→坐標(biāo)擬合→示教(手動(dòng)調(diào)試程序)→啟動(dòng)運(yùn)行,總控讀取噴漆“工件數(shù)據(jù)”,發(fā)噴涂“軌跡號”和噴涂“配方確認(rèn)”信號給機(jī)器人噴涂系統(tǒng)→機(jī)器人噴涂系統(tǒng)讀取噴涂“軌跡號”和顏色“配方號”→機(jī)器人噴涂系統(tǒng)確定是當(dāng)前噴涂配方,則給總控發(fā)出位置1的“噴涂申請”信號→懸掛系統(tǒng)三軸分別到達(dá)指定位置,發(fā)“天車已到噴涂位置”信號給總控→2KS混合,機(jī)器人開始自動(dòng)噴涂(調(diào)用噴涂程序1)

→噴涂工件1號區(qū)域,噴涂完成,機(jī)器人回到HOME位后停止,并給總控發(fā)“噴涂完成”信號→總控讀取“噴涂完成”信號,變換工件指針,指向2號區(qū)域工件數(shù)據(jù),發(fā)噴涂“軌跡號”和噴涂“配方確認(rèn)”信號給機(jī)器人噴涂系統(tǒng)→機(jī)器人噴涂系統(tǒng)讀取噴涂“軌跡號”和顏色“配方號”→機(jī)器人噴涂系統(tǒng)確定是當(dāng)前噴涂配方,則給總控發(fā)出位置2的“噴涂申請”信號→懸掛系統(tǒng)三軸分別到達(dá)指定位置2后,發(fā)“天車已到噴涂位置”信號給總控→2KS混合,機(jī)器人開始自動(dòng)噴涂(調(diào)用噴涂程序2)→噴涂工件2號區(qū)域,噴涂完成后,機(jī)器人回到HOME位后停止……

按上述程序分別噴涂工件3號區(qū)域,4號區(qū)域……n號區(qū)域,直至完成工件的全部噴涂任務(wù)→機(jī)器人回零位(HOME點(diǎn)),天車回到原始位置,工件下線。

為了完成對整個(gè)工件的連續(xù)噴涂,直至天車回到原始位置,總控的S7-1500控制器作為整個(gè)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的核心部件,協(xié)調(diào)控制天車和機(jī)器人系統(tǒng)的工作。手動(dòng)示教調(diào)試機(jī)器人程序時(shí),要把工件在每個(gè)區(qū)域的天車X、Y、Z坐標(biāo)值、機(jī)器人的軌跡號要手動(dòng)記錄下來,通過在總控的操作屏TP1200或者在中控的工控機(jī)上輸入,存入總控S7-1500PLC的數(shù)據(jù)塊里,系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí),再自動(dòng)一步一步按照工藝順序調(diào)用已經(jīng)存入的數(shù)據(jù)。

由于工件種類多,不同工件劃分的區(qū)域大小是不一樣的,而且每個(gè)區(qū)域是多個(gè)數(shù)值,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的DB塊是數(shù)據(jù)的嵌套,即為多重?cái)?shù)組,所以DB塊的大小要開辟足夠大,才能滿足生產(chǎn)要求??偪厝暨x擇普通的S7-300/400PLC用STEP7編程方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取有一定的困難,故選擇S7-1500PLC采用TIA博途的SCL編程方式實(shí)現(xiàn)此功能,更加方便和容易。下面介紹實(shí)現(xiàn)過程。

工件工藝數(shù)據(jù)表的建立過程

⑴.在TIA博途V13SP1編程軟件下,添加一個(gè)新的“PLCdatatypes”(相當(dāng)于Step7里建立的用戶自定義DB塊),命名為“工件配方”,在里面添加“天車X坐標(biāo)”(定義為整數(shù)數(shù)據(jù)類型)、“天車Y坐標(biāo)”(定義為整數(shù)數(shù)據(jù)類型)、“天車Z坐標(biāo)”(定義為整數(shù)數(shù)據(jù)類型)和“機(jī)器人軌跡號”(定義為字節(jié)數(shù)據(jù)類型),外加兩個(gè)備用數(shù)據(jù),防止以后客戶提出增加新功能時(shí)用,“油漆配方號”(定義為Word數(shù)據(jù)類型)和“油漆流量”(定義為整數(shù)數(shù)據(jù)類型),現(xiàn)在這兩個(gè)數(shù)據(jù)是在畫面上直接輸入,供漆系統(tǒng)直接接收的。

⑵在博途的程序文件下添加全局類型的DB塊,數(shù)據(jù)號為8,名稱為“工件工藝表1”,打開該數(shù)據(jù)塊,在里面添加名稱為“工件數(shù)據(jù)”,數(shù)據(jù)類型是以上面建立的數(shù)組“工件配方”的為類型,范圍是1到200的數(shù)組。

這個(gè)方案使用西門子S7-1500PLC與TIA博途軟件,S7-SCL語言在編程過程中得到大量的應(yīng)用,相對于西門子PLC的其它類型編程語言而言,SCL在多重?cái)?shù)組數(shù)據(jù)處理中優(yōu)勢明顯,要求循環(huán)使用的控制任務(wù)更方便,不僅程序量小,而且不易出錯(cuò),調(diào)試周期大大縮短,總體來說,采用S7-1500系列PLC在項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)程中,縮短了設(shè)計(jì)和調(diào)試周期,改進(jìn)了設(shè)備調(diào)試的方法和效率,是工業(yè)裝備研發(fā)制造的一大利器。

責(zé)任編輯:xj

原文標(biāo)題:史陶比爾噴涂機(jī)器人與控制器結(jié)合方案

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