項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用工作站系統調試與優化是工作站投產前的重要環節。在系統調試過程中，你需要掌握博途軟件編寫PLC控制程序的方法，明確工作站系統聯調與優化的工作內容，理解AccSet指令和VelSet指令的使用方法，通過任務的實施掌握工作站主要設備間的通信連接與I/O信號調試、PLC控制程序的編寫與調試、搬運工作站程序聯調以及通過調整搬運工作站的設備參數優化生產節拍等技能點，養成養成精益求精的工匠精神以及一絲不茍的工作態度。

【任務描述】項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

搬運工作站系統調試與優化

知識目標1.掌握使用博途軟件編寫PLC控制程序的方法步驟；2.歸納搬運工作站系統調試與優化工作要點；3.理解AccSet指令和VelSet指令的功能與用法。技能目標1.能完成搬運工作站的通信連接與設備之間的I/O信號調試；2.能使用博途軟件編寫與調試PLC控制程序；3.能完成工作站的程序聯調，并使用AccSet指令和VelSet指令進行工業機器人的運動軌跡優化。素養目標1.通過遵守調試規程與規劃調試過程，養成一絲不茍的工作態度；2.通過優化生產節拍，養成精益求精的工匠精神。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【學習目標】一、PLC控制程序編寫步驟1.TIA博途編程軟件簡介TIA是TotallyIntegratedAutomation(全集成自動化)的簡稱，TIA博途（TIAPortal)是西門子自動化的全新工程設計軟件平臺，是業內首個采用集工程組態、軟件編程和項目環境配置于一體的全集成自動化軟件。與傳統自動化軟件相比，博途軟件無須花費大量時間集成各個軟件包，它采用全新的、統一的軟件框架，可以在同一開發環境中組態西門子PLC、觸摸屏和驅動裝置，實現統一的數據和通信管理，大大降低連接和組態成本。用戶借助博途軟件，能夠快速、直觀地開發和調試自動化控制系統。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01如圖3-4-6所示，整個TIA博途軟件包含三個產品，分別為：TIA博途STEP7、TIA博途WinCC、TIA博途Startdrive。其中TIA博途STEP7產品用于組態和調試PLC硬件及編輯和調試PLC程序。在TIA博途STEP7產品下，可以選擇添加Safety軟件包，用于組態、編輯和調試故障安全系統。TIA博途WinCC產品用于編輯和調試HMI設備。TIA博途Startdrive用于配置和調試西門子G系列變頻器（G系列變頻器是MM4系列變頻器的替代產品，主要用于異步電動機的控制)。其中TIA博途STEP7產品有Professional（專業版）和Basic（基本版）兩個版本。Basic版本只能調試S7-1200，而Professional版本可以組態和調試西門子的所有控制設備。因此，S7-1200PLC使用TIA博途中的STEP7Basic(基本版)或STEP7Professional(專業版)編程。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01博途軟件的功能視圖博途軟件提供兩種優化的視圖，即Portal視圖和項目視圖。（1）Portal視圖（門戶視圖）Portal視圖是一種面向任務的視圖，初次使用者可以快速上手使用，并進行具體的任務選擇。Portal視圖界面如圖3-4-1所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01圖3-4-1Portal視圖界面（2）項目視圖項目視圖是有項目組件的面向任務的結構化視圖，使用者可以在項目視圖中直接訪所有編輯器、參數及數據，并進行高效的組態和編程。項目視圖界面如圖3-4-2所示。項目視圖的工作區由三個選項卡形式的視圖組成。設備視圖：顯示已添加或已選擇的設備及其相關模塊網絡視圖：顯示網絡中的CPU和網絡連接拓撲視圖：顯示網絡的PROFINET拓撲，包括設備、無源組件、端口、互連及端口診斷項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01圖3-4-2項目視圖界面

項目視圖界面功能說明如下：①菜單欄和工具欄：菜單欄是軟件使用的所有命令。工具欄常用命令或工具的快捷按鈕，如新建、打開項目、保存項目、編譯等。②項目瀏覽器：也叫“項目樹”窗格，可以訪問所有設備和項目數據，還可以在“項目樹”窗格中執行任務，如添加新組件、編輯已存在的組件、打開編輯器、處理項目數據等。③工作區：在工作區中可以打開不同的編輯器，并對項目數據進行處理。④任務卡：根據編輯或選擇的對象，在編輯器中可以得到一些任務卡并允許執行一些附加操作。例如，從庫中或硬件目錄中選擇對象，將對象拖曳到預定的工作區。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01⑤巡視窗口：用來顯示工作區中選擇的對象或執行的操作的附加信息。“屬性”選項卡顯示選擇的對象的屬性，并可以對屬性進行設置；“信息”選項卡顯示選擇的對象的附加信息及操作過程中的報警等；“診斷”選項卡提供了系統診斷事件和配置的報警事件。⑥“Portal視圖”切換鏈接：單擊左下角的“Portal視圖”鏈接，可以從當前視圖切換到Portal視圖。⑦編輯器欄：顯示所有打開的編輯器，幫助用戶快速、高效地工作。只需單擊不同的編輯器即可在打開的編輯器之間進行切換。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】012.PLC控制程序編寫步驟一個自動化項目有多種解決方案流程，PLC控制程序的編寫與調試環節包括如圖3-4-3所示，分別是創建PLC工程文件、組態PLC等硬件設備、設計與編寫PLC程序、編譯與下載程序、在線調試與診斷共五個步驟。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01圖3-4-3PLC控制程序編寫步驟（1）創建PLC工程文件：可以在Portal視圖或項目視圖中創建。（2）組態設備：設備組態是在工程文件中添加實際使用的PLC設備并設置IP地址。（3）設計與編寫PLC程序：包括了分析確定I/O、定義變量表、編寫程序等三個環節。（4）編譯和下載程序：將編寫好的程序進行編譯并下載到PLC設備中。（5）在線調試和診斷：通過編程軟件轉為在線監視模式，進行PLC與外部設備之間的信號調試、程序調試。二、工作站系統調試與優化工作要點工作站系統調試環節通過空運行和帶載運行兩種方式，對工作站各項功能進行檢驗，及時發現并解決設備運行中遇到的各種問題，直到確認工作站動作節拍、機器人軌跡正確無誤，生產工藝能滿足生產需求為止。最后，再進行生產節拍的優化，有效縮短生產周期，提高工作站的生產效率。因此，主要工作內容如下：1．上電前的檢查確認（1）觀察機構上各元件外表是否有明顯移位、松動或損壞等現象；如果存在以上現象，及時調整、緊固或更換元件。（2）對照接口板端子分配表或接線圖檢查桌面和掛板接線是否正確，尤其要檢查24V電源、電氣元件電源線等線路是否有短路、斷路現象。【注意】設備初次組裝調試時，必須認真檢查線路是否正確，接線錯誤容易造成設備元件損壞。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】012．關鍵設備及參數的檢測與調整（1）檢查和調試工位的檢測裝置如光纖傳感器的位置是否合適。（2）確認PLC與傳感器連接信號正常。（3）確認氣壓表顯示為0.4MPa。（4）確認工業機器人的輸入輸出信號正常，正常檢測到啟動按鈕信號、法蘭盤信號、夾具開合信號、以及推缸推料信號等3.工業機器人與PLC之間的通信調試（1）常見的幾種通信調試方式介紹通信，簡單來說就是交流、交互信息，是運用I/O接線、現場總線、工業以太網進行信息交互的總稱。因此通信的核心理念就是交互信息，通信使設備與設備之間、設備與人之間的信息交互得更加智能、快速、高效和穩定。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01①I/O接線I/O是Input/Output的縮寫，即輸入輸出端口。每個設備都會有一個專用的I/O地址，用來處理自己的輸入輸出信息。基本上設備都會有自己的輸入輸出端口與其他設備進行信號交互。工業機器人或PLC要實現相關的控制功能，就要有相應的輸入輸出部件與電氣元件，如按鈕、行程開關、接近開關、傳感器、電磁閥等要按照電氣控制回路進行連接，配合程序，相互協作，共同完成自動運行的要求。一般情況下，數字量輸入輸出都是DC24V（直流電壓24V）類型的。例如ABB工業機器人的DSQC652板卡，具有16進16出的數字量信號，在ABB工業機器人中表現的是0和1兩種狀態。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01②現場總線現場總線和工業以太網均屬于工業網絡。國際電工委員會（IEC）對現場總線的定義為：現場總線是一種應用于工業生產現場，在現場設備與自動控制裝置之間實行雙向、串行、多節點數字通信的技術。因此，現場總線是一種工業數據總線，是自動化領域中底層數據通信網絡，主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。常用現場總線的種類包括PROFIBUS、EtherCAT、DeviceNet、Modbus、Ethernet等。2002年10月8日，DeviceNet現場總線被批準為國家標準，編號為GB/T18858.3-2012。DeviceNet是一種價格低、成本低、效率高、開放的現場總線。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01③工業以太網由于互聯網有著傳輸速度快、兼容性好、耗能低、易于安裝、技術成熟、協議開放等優勢，人們把它用在了工業自動化領域，這也是工業自動化發展的必然要求。當下的互聯網技術使遠程監控、遠程協作成為現實。開放的協議，讓不同的廠商可以輕易實現開發、互聯。工業以太網的本質就是基于以太網技術和TCP/IP技術，開發出的適用于工業自動化控制和過程控制系統的通信網絡，它在實時性、可靠性、環境適應性等方面都可以滿足工業現場的需要。工業以太網的常用技術有Profinet、Socket等。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01（2）通信調試工作內容

工業機器人與PLC之間的通信配置與調試工作包含了兩大部分，一是硬件連接及網絡設置；二是進行設備之間的I/O信號調試工作。如圖3-4-4所示為通信調試的工作流程。在進行硬件連接及通信設置之前，首先需確認工業機器人與PLC的通信方式。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01圖3-4-4通信調試工作流程4.工作站的程序聯調搬運工作站的程序聯調是將工作站的兩大主要設備（即工業機器人與PLC）的程序進行現場編寫或直接導入已經編寫好的程序，結合任務的控制要求進行程序的聯合調試，可以采用先單步后連續的方式進行，先進行手動操作模式下的單步運行設備，觀察設備的運行是否符合控制要求，再以程序連續運行的方式確認設備是否按照控制流程動作，經過多次反復確認無誤后，最后以空載運行和帶負載運行兩種方式分別運行一段時間，直到確認工作站運行無誤，達到生產要求為止。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】015.工作站的生產節拍優化生產節拍時間是設備有效生產時間與實際生產數量的比值，企業對流水線的大型甚至小型生產作業控制都對節拍參數提出了嚴格的要求。因此，生產節拍可以說是流水線生產作業控制中的重要參數，它直接關系到訂單的完成時間估算，是生產作業計劃制訂的重要依據。對工業機器人來說，影響其節拍的因素很多，如自身各軸速度、加速度、運動距離、點位停止精度等。對工作站來說，影響節拍的則可能是整體布局、設備之間的參數等因素。三、AccSet指令和VelSet指令功能介紹ABB工業機器人作為工業自動化的重要組成部分，其精確的運動控制能力是實現高效、準確生產的關鍵。在ABB工業機器人的編程中，VelSet與AccSet指令分別用來控制TCP的速度與加速度，僅可用于主任務T_ROB1，或者如果在MultiMove系統中，則可用于運動任務中。其中，VelSet指令用于設定最大的速度和倍率，AccSet指令用于定義加速度數值。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】011.速度設定指令VelSetVelSet指令中的兩個參數分別用來設定后續機器人運動指令中TCP速率的百分率與限制最大速度，其指令格式為：VelSet50，400；在執行以上指令后，機器人實際運行速度為運動指令規定運行速度乘以機器人速度倍率（50%），并且不超過機器人最大運行速度（400mm/s）。例如，某一程序如下：MODULEModulelPROCRoutine1()VelSet50，400；MoveLpl0，v600，z50，tool0；項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01MoveLp20，v800，z50，tool0；Movelp30，v1000，z50，tool0；ENDPROCENDMODULE該段程序將所有的編程速度降至指令設定值的50%，但不允許TCP速度超過500mm/s，則各點位的速度的計算值如下：p10點：600mm/s×50%=300mm/s；p20點：800mm/s×50%=400mm/s；p30點：1000mm/s×50%=500mm/s。由計算結果可知，p10、p20點位的速度計算值≤400mm/s（指令中規定的最大速度值），因此實際運行速度值為計算值，即和300mm/s400mm/s。而p30點的計算值為500mm/s＞400mm/s（指令中規定的最大速度值），因此實際運行速度也只能為400mm/s。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】012.AccSet指令AccSet指令中的兩個參數分別用來限制機器人的加速度值與斜線（坡度）。在處理脆弱負載時，使用AccSet指令，可允許更低的加速度和減速度，使得機械臂的移動更加順暢，其指令使用示例如下：AccSet100，100；在不設置的情況下，這是系統默認值。即加速度為正常值（100%），加速度斜線也為正常值（100%）。Accset30，100；將加速度限制到正常值的30%，加速度斜線為系統默認值（100%）。AccSet100，30；加速度為系統默認值，將加速度斜線限制到正常值的30%。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01其中，機器人的加速度百分率最小限制是20%，設定小于20%，還是以20%來計算；機器人加速度斜線的最小限制是10%，小于10%，還是以10%來計算。圖3-4-5表示了以上三條指令中對于兩個參數設定值的對比情況，a圖為系統默認的加速度百分率，即正常值（100%），加速度斜線也為正常值（100%）；b圖是將加速度百分率減到了正常值的30%；c圖則將加速度的降到了正常值的30%項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01圖3-4-5AccSet指令應用對比3.使用注意（1）VelSet與AccSet指令只對后續的運動指令有效，如果需要立即生效，需要在調用AccSet指令后重新啟動機器人。當機器人冷啟動，新程序載入或是程序重置后，系統自動恢復為默認值。當不做任何定義時，兩條指令的系統默認值分別為“VelSet100，5000”和“AccSet100，100”。（2）如圖3-4-6所示，示教器編程寫指令時，這兩條指令可以在【Settings】指令菜單中找到。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務準備】01圖3-4-6指令所屬菜單頁面搬運工作站的系統調試工作主要包括了兩大環節：一是工作站的通信調試；二是程序的聯合調試。因此，通過拆解本任務實操過程主要包括如圖3-4-7所示環節，分別是配置工業機器人與PLC的通信、編寫與調試PLC控制程序、調試工業機器人與PLC之間的通信信號、聯調搬運程序、優化生產節拍共五個步驟。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-7搬運工作站系統調試與優化環節一、配置工業機器人與PLC的通信在進行工作站設備通信配置與調試前，先要明確工作站設備間通信方式。本工作站的系統設備之間的通信采用了DeviceNet總線協議和標準I/O板通信的方式。由于工業機器人配備有DSQC652標準I/O板，接在工業機器人的DeviceNet總線通信模塊上，因此工業機器人與PLC、推料機構和啟動按鈕等外部設備的通信是通過標準DSQC652通信板卡的I/O接線端與外部設備進行點對點的接線，從而實現工作站設備之間的通信。如圖3-4-8所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-8基于DeviceNet的總線通信架構為了實現工業機器人與PLC之間的通信，需要經過兩個步驟：一是要完成設備間進行通信的硬件連接；二是要完成通信軟件配置。1.硬件連接硬件連接包括了兩部分，一是DSQC652板卡與PLC之間的I/O端口硬件接線；二是需完成個人編程電腦（PC）與PLC之間的通信硬件接線，該PC端裝有PLC編程軟件（博途STEP7軟件），主要用于實時監測與調試PLC端狀態。（1）I/O端口接線本工作站中工業機器人與PLC之間的通信，采用的是I/O端口硬接線方式，即將PLC的輸出端口與機器人的輸入信號相連。根據工作要求，將出料平臺傳感器連接在PLC的輸入端I0.2，PLC的輸出端Q0.0與工業機器人DSQC652板卡的輸入端0號地址（DI0）相連。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02（2）編程電腦（PC端）與PLC之間的通信硬件連接為了便于調試，使用網線，將裝有PLC編程軟件（博途STEP7軟件）的電腦主機與PLC直接或者通過交換機連接，主要用于下載程序、實時監測與調試PLC端狀態，連接方式如圖3-4-9所示。即：使用一條網線，一端插入PC的數據傳輸接口，另一端插入以太網交換機網口。使用另一條網線，一端插入PLC的ProfiNET網口，另一端插入以太網交換機網口。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-9編程電腦、交換機與PLC之間的連接（3）網絡配置在完成工業機器人與PLC之間通信的硬件連接后，需要設置電腦網絡IP地址，具體步驟見表3-4-1。表3-4-1電腦網絡IP地址設置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖（含操作說明）步驟1：打開“網絡和Internet”設置注意：在完成編程電腦（PC端）數據傳輸端口與交換機網口硬件連接的前提下操作表3-4-1電腦網絡IP地址設置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖（含操作說明）步驟2：選擇“更改適配器選項”命令步驟3：選擇“以太網屬性”窗口①右擊

②

操作步驟示意圖（含操作說明）步驟4：進行Internet協議版本4（TCP/IPv4）屬性選擇表3-4-1電腦網絡IP地址設置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02①

②

③

操作步驟示意圖（含操作說明）步驟5：設置PLC網絡地址表3-4-1電腦網絡IP地址設置項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02①

②

①在“Internet協議版本4（TCP/IPv4）屬性”窗口中，將計算機IP地址與PLC的IP地址改成同一網段，且不與通信網絡中其他設備的IP地址重復二、編寫與調試PLC控制程序1.創建PLC工程文件創建工程文件的方法有兩種，分別為在Portal視圖中和項目視圖中創建，具體方法見表3-4-2、3-4-3所示。表3-4-2PLC工程文件創建（在Portal視圖中創建）項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖步驟1：雙擊桌面上的博途V16圖標，打開博途軟件操作步驟示意圖步驟2：單擊“創建新項目”選項步驟3：自定義項目名稱、文件保存路徑、作者和注釋，然后單擊“創建”按鈕，創建工程文件。表3-4-2PLC工程文件創建（在Portal視圖中創建）項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02·①

②

操作步驟示意圖步驟1：新建工程項目步驟2：填寫自定義名稱等表3-4-3PLC工程文件創建（在項目視圖中創建）項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02②

①

②

①

2.組態PLC設備當完成工程文件的創建即新建一個項目后，應當先進行硬件設備的組態。硬件設備組態是項目程序編寫的基礎，設備組態時需與設備實物保持一致。設備組態包含兩個工作步驟，一是添加新設備，二是設置CPU屬性。（1）添加新設備在完成項目新建后,可以在Portal視圖或者項目視圖中添加SIMATIC設備。在Portal視圖添加新設備的方法如表3-4-4所示。表3-4-4在Portal視圖添加新設備項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟1：在“新手上路”的向導界面，選擇“組態設備”表3-4-4在Portal視圖添加新設備項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟2：單擊“添加新設備”選項步驟3：選擇要組態的PLC控制器型號①

②

③

④

⑤

表3-4-4在Portal視圖添加新設備項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟4：核對設備信息并添加步驟5：在“設備視圖”里可以找到新添加的CPU設備

①

②

①

②

（2）設置CPU屬性設備組態期間必須為CPU分配IP地址。如果CPU連接到網絡上的路由器，則也應輸入路由器的IP地址。方法是：①選擇要組態的CPU設備：在“項目樹”窗格中，單擊“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”下拉按鈕，雙擊“設備組態”選項，會在“設備視圖”的工作區顯示PLC_1。如圖3-4-10所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-10選擇要組態的CPU設備②顯示設備屬性：在設備視圖中單擊CPU，可在CPU的下方出現巡視窗口，顯示出CPU屬性，如圖3-4-11所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-11顯示CPU設備屬性③修改設備的IP地址：依次單擊巡視窗格的“屬性”一“常規”一“PROFINET接口[X1]”→“以太網地址”選項，修改以太網IP地址，本工作站的PLC的IP地址為192.168.20.10（設置的地址要與PLC編程電腦的IP地址在同一網段內，即前三位地址相同），如圖3-4-12所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-12修改設備IP地址①②③④⑤應用小技巧：如果巡視窗格未顯示，可以通過單擊右下角小三角圖標展開，如下圖所示，同理也可以通過點擊小三角隱藏它；通過向上拖拉窗口的分割線，可以放大縮小巡視窗口。

3.設計與編寫PLC程序（1）根據任務確定I/O分配由任務3.3的分析可知，物料推出到位檢測傳感器接在PLC的輸入端I0.2地址上，PLC檢測到信號后發出一個輸出信號給工業機器人的輸入端，假設PLC的輸出信號為Q0.1。則I/O分配如表3-4-5所示。表3-4-5搬運工作站的PLC控制I/O分配表項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02輸入輸出輸入信號元件/設備輸出信號元件/設備信號名稱/地址號I0.2物料推出到位檢測傳感器Q0.1工業機器人輸入端daowei/1（2）定義變量表S7-1200提供變量表功能，用來定義地址或常數的符號，可以為存儲器I、Q、M、DB等創建變量。這是因為在工程實際項目中，控制系統的輸入/輸出信號數量較多，為了在設計和閱讀程序時方便記憶每個輸人/輸出信號的元件，使用符號地址可以提高設計和閱讀的便利性。因此，用戶如果根據I/O分配表的結果來設計項目的變量表，可以方便項目的程序設計和閱讀。在默認的情況下，用戶程序中使用的任意PLC地址都將被系統自動分配一個默認的標簽名稱。變量表的定義見表3-4-6。表3-4-6變量表定義項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟1：在項目樹中雙擊“添加新變量表”圖標表3-4-6變量表定義項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟1：在項目樹中雙擊“添加新變量表”圖標步驟4：輸入新建兩個變量，并設置變量地址為I0.2和Q0.1，變量類型為BOOL類型。步驟5：修改名稱①②（3）編寫任務程序當前PLC端已經參照前面講解的方法完成了相關設備的組態及變量的添加，工業機器人端在前一任務也完成了相關信號的配置以及程序的編寫，現需編寫PLC程序。由表3-4-5的I/O表可知，任務需實現PLC輸入端（I0.2）接收到物料到位檢測傳感器的檢測信號后，可通過輸出端（Q0.1）發送信號至工業機器人的輸入端，使工業機器人可以進行下一步的動作。任務程序的編寫方法見表3-4-7。表3-4-7任務程序編寫項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟1：在項目樹中打開Main[OB1]程序窗口操作

②①表3-4-7任務程序編寫項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟2：進入程序編輯器步驟3：窗口右側可以查看指令選項。查看“指令”窗格可以很容易地訪問需要使用的指令，這些指令按功能分為多個不同的選項區，如基本指令、擴展指令和工藝等

①

②表3-4-7任務程序編寫項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟4：編寫觸點指令。將指令從“指令”窗格拖入程序段，此時“程序段1”前面會出現

符號，這表示該程序段處于語法錯誤狀態步驟5：設置對應的觸點變量名方法1：雙擊常開觸點上方的默認地址“<??.?>”，，在打開的變量表中選擇“出料到位檢測”方法2：雙擊常開觸點上的默認地址“<??.?>”，在彈出的界面中選擇固定地址變量“I0.2”或者單擊

圖標

表3-4-7任務程序編寫項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟6：輸入結果顯示步驟7：繼續編寫其余程序，直至結束。此時“程序段1”前面的

符號消失，說明程序段符合語法要求4.編譯和下載程序到設備（1）編譯程序在將程序下載到PLC之前，需要先對程序進行編譯。編譯步驟為：①單擊工具欄的“編譯”按鈕，對程序進行編譯，如圖3-4-13所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02

圖3-4-13編譯選擇②編譯結果信息顯示，如圖3-4-14所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-14編譯完畢后的信息顯示（2）下載程序到設備①確認編譯結果沒有錯誤后，在項目樹中選中要下載的目標PLC設備，然后單擊工具欄上的下載

按鈕

下載程序，如圖3-4-15所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02

圖3-4-15下載選擇②在“擴展的下載到設備”對話框中，將“PG/PC接口的類型”設置為“PN/IE”；將“PG/PC接口”設置為以太網網卡的名稱；將“選擇目標設備”設置為“顯示所有兼容的設備”。然后單擊“開始搜索”按鈕，選中搜索到的已連接的PLC，并單擊“下載”按鈕。如圖3-4-16。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-16下載設置③再次單擊“下載”按鈕后會彈出“下載預覽”對話框（此時“裝載”是灰色的)，將“停止模塊”設置為“全部停止”后，單擊“裝載”按鈕即可，如圖3-4-19所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-19“下載預覽”對話框5.在線調試PLC程序（1）監控程序PLC的程序與組態下載到CPU后，可以將PLC切換到運行狀態。很多時候用戶需要詳細了解PLC的實際運行情況，并且對程序做進一步的調試，此時就需要進入PLC在線與程序調試階段。方法如下：①依次選擇“在線”→“轉至在線”選項，或者單擊工具欄中的轉至在線圖標，PLC即可轉為在線監控狀態，如圖3-4-20所示。當PLC轉為在線監控狀態后，“項目樹”一行就會呈現黃色，“項目樹”窗格中其他選項由不同的顏色進行標識。選項標識為綠色的和●圖符表示正常，否則必須進行診斷或重新下載。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-20選擇“轉至在線”選項進入在線監控狀態③在出料平臺放下一塊方形物料，出料平臺傳感器檢測到信號，I0.2接通，則PLC發送工業機器人信號(Q0.1）接通，程序段由原來的虛線變成實線顯示，且顏色由藍色變成綠色，表示信號調試成功，程序進入保持運行階段，如圖3-4-22所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-22程序調試與運行成功（2）使用監控與強制表調試程序在“項目樹”窗格中，依次單擊“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”→“監控與強制表”選項，然后雙擊“添加新監控表”選項，將新添加的監控表命名為“PLC監控表”，并進行變量設定，如圖3-4-23所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-23變量設定后的PLC監控表PLC監控表可以進行在線監控，在PLC監控表中單擊

圖標即可看到最新的監視值，如圖3-4-24所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-24PLC監控表的在線監控

三、調試工業機器人與PLC之間的通信信號調試工業機器人與PLC之間的通信工作，首先需確認工作站通信前期的準備工作已經完成，再進行工業機器人與PLC之間信號調試工作。1.通信調試準備通信調試前的準備工作，主要包括以下幾個方面。（1）工業機器人DSQC652板卡與PLC之間的I/O端口硬件接線已經完成。（2）編程電腦（PC端）與PLC之間的網絡連接已經完成。（3）工業機器人軌跡程序以及可實現軌跡選擇的主程序已經編寫完成。如圖3-4-25所示。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-25工業機器人搬運軌跡程序（4）PLC任務控制程序已經編寫完成，并且已經下載到設備并調試成功，如圖3-4-22所示。（5）工業機器人與PLC通信所用信號均已經完成配置，具體I/O說明見表3-4-8所示。表3-4-8工業機器人與PLC的通信信號項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02工業機器人DSQC652板卡輸入（DigitalInput）信號外部設備信號名稱DSQC652上地址PLC輸出端（Q0.1）daowei12.調試工業機器人與PLC之間的通信信號（1）軟件調試用PLC輸出信號強制置位的方式測試信號兩者之間的信號是否接通。如圖3-4-21所示的PLC控制程序，方法如表3-4-9所示。表3-4-9軟件調試通信信號項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟1：查看原始狀態（當PLC端輸出信號Q0.1狀態值為0時，工業機器人端對應輸入信號daowei狀態值為0）步驟2：在PLC端將Q0.1強制置為1

表3-4-9軟件調試通信信號項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟1：查看原始狀態（當PLC端輸出信號Q0.1狀態值為0時，工業機器人端對應輸入信號daowei狀態值為0）步驟2：在PLC端將Q0.1強制置為1如果通信異常，則需檢查設備間的硬件接線、信號和通信配置，直至通信功能正常。

（2）實體設備調試實體設備的調試應根據工作站現場設備進行調試，先將PLC程序打開并設置成如圖3-4-23所示的監控模式，再根據如表3-4-10所示步驟進行操作。表3-4-10實體設備調試通信信號項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟1：確認程序的原始狀態出料平臺的傳感器未檢測到物料到位，此時PLC的輸入端I0.2和輸出端Q0.1均為原始狀態的“0”。（2）實體設備調試實體設備的調試應根據工作站現場設備進行調試，先將PLC程序打開并設置成如圖3-4-23所示的監控模式，再根據如表3-4-10所示步驟進行操作。表3-4-10實體設備調試通信信號項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟2：在“輸入輸出”頁面，將輸出信號tuigang強制為“1”狀態，控制料倉的推料機構推出一塊方形物料后，再為強制“0”（停止推料）。步驟3：方形物料被推出后，運行程序后，監控表中輸入端I0.2和輸出端Q0.1，應由原始的“0”狀態變為“1”狀態。

（2）實體設備調試實體設備的調試應根據工作站現場設備進行調試，先將PLC程序打開并設置成如圖3-4-23所示的監控模式，再根據如表3-4-10所示步驟進行操作。表3-4-10實體設備調試通信信號項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟4：如果通信正常，查看數字輸入信號daowei的狀態則由0變為1。步驟5：取走出料平臺的方形物料，則Q0.1狀態自動變為“0”，可以看到工業機器人輸入信號daowei的狀態值也變為0。如果通信異常，則需檢查設備間的硬件接線、信號和通信配置，直至通信功能正常。四、聯調搬運程序1.聯調準備搬運工作站的工業機器人部分的工作任務主要包括取放夾具、抓取物料、搬運物料、放置物料等多個工藝流程，前期已經根據工作站的現場環境完成了示教編程與調試；而PLC端的任務控制程序比較簡單，且已經調試完畢。工作站各單元滿足應用要求后，應將整個工作站系統運行起來，并根據實際運行情況分析，完成工作站的聯機調試。因此聯機調試前的程序準備工作如下：①工業機器人程序已正確導入工業機器人系統。②PLC程序已正確下載至對應的設備中。③工業機器人與PLC端的通信調試已經完畢。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02工作站聯機調試前，為滿足搬運作業需求，一般應從工作站設備程序和設備初始運行狀態兩個方面開展準備工作。聯機調試的結果應保證程序銜接位置無碰撞，設備的初始狀態滿足工藝流程的初始運行狀態。如圖3-4-26所示為工作站聯機調試流程。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-26PLC控制程序編寫步驟2.編寫工作站初始化程序在工作站聯機調試前，一般需要分析工作站的初始要求編寫初始化程序，案例中搬運工作站的初始要求有：工業機器人的速度和加速度設置、工業機器人回原點、工作站執行機構（包括料倉推桿縮回、工具快換裝置松開、夾爪松開、指示燈狀態等）的原始狀態設置。在確定好初始化程序的需完成的主要工作后，完成圖3-4-27所示聯機調試的初始化程序的編寫。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-27工作站初始化程序3.手動控制模式下進行調試在手動控制模式下進行工作站的程序聯調工作，具體的步驟如表3-4-11。表3-4-11工作站聯機調試步驟項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟1：將控制柜模式開關轉到手動模式。步驟2：在Main程序中調用完成編輯的初始化程序、推料程序、取放夾具程序、取物料、搬運物料、放置物料等例行程序。將程序指針移動至主程序；注意，需提前確認料倉有料。表3-4-11工作站聯機調試步驟項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02操作步驟示意圖(含操作說明)步驟3：按下使能按鈕并將其保持在中間擋位置，按下示教器上的程序調試按鈕“下一步”，逐步運行程序。步驟4：按下工作站的啟動按鈕步驟5：按下示教器上的程序調試按鈕“下一步”，分析并解決程序運行過程中遇到的問題，直到完成所有的程序調試。4.自動控制模式下進行試生產手動模式下調試完畢，則可以進入自動模式的試運行，一般應先進行空載運行再次確認程序和設備的配合無誤，再進入帶載運行。五、優化工作站生產節拍1.分析工作站中影響生產節拍的主要因素生產節拍的優化是通過減少有效生產時間的消耗實現的。在本項目中，工作站的生產任務是完成物料的搬運，影響生產節拍的有可能是工業機器人在生產過程中的運動參數、周邊設備的參數、工作站的布局等方面的因素。經過分析，搬運工作站影響生產節拍的可能因素如表3-4-12所示。表3-4-12影響生產節拍的可能因素項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02序號主要因素具體參數名稱原因1工業機器人運動參數系統運行速率、轉彎半徑、指令中的運行速率等速率設置過慢、轉彎區不合理2外圍設備的參數推料機構推桿速度、傳感器檢測靈敏度等未設置準確3工業機器人軌跡路徑過渡點、軌跡路線過渡點設置過多、路徑設置不合理4工作站的布局局部設備單元擺放位置等易引起碰撞、干涉、距離太遠等2.使用AccSet和VelSet指令調整工業機器人的速度參數針對以上分析結論，可以有目的地進行某些參數的調整。例如，使用AccSet和VelSet指令調整工業機器人的速度參數，適當提高工業機器人的運動速度，減少有效生產時間消耗來進行節拍優化。如圖3-4-27所示的初始化程序，使用AccSet指令將工業機器人運動加速度限制在正常值的50%，VelSet指令則將所有編程速率降至指令中值的70%，且TCP移動的最大速率不超過800mm/s(下文稱工業機器人運動參數一)。考慮到工作站不存在其他碰撞、干涉區域，經過調整后可以將工業機器人運動參數設置成如圖3-4-28所示值，工業機器人加速度被調整為正常值，程序指令中的編程速率按實際設置速度值，但TCP移動的最大速率不超過800mm/s。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-28運動參數修改通過以上分析可知，在保證工作站其余設備參數均不改變的情況下，對比工業機器人運動參數一，工業機器人運動參數二的運動軌跡消耗的時間減少，工作站每搬運一個物料的工作時間減少，從而實現生產節拍的優化。上述方法是整體調整工業機器人運動參數的方法，除此之外還可根據現場實際需求，精簡工業機器人的運動軌跡（如減少不必要的過渡軌跡點）和修改特定運動指令語句中的編程速率來改善工業機器人的運動情況，如圖3-4-29，實現生產節拍的優化。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-29特定運動指令語句中編程速率的修改調整外圍設備的運動參數可提高與工業機器人的互動效率，從而達到減少有效生產時間消耗的目的。例如，搬運工作站料倉單元的推料機構，它的任務是將料倉中的物料推出到出料平臺，此時可通過調節節流閥提高推桿的推出速度，再配合調整出料平臺的光纖傳感器的檢測靈敏度來減少信號傳遞的延遲時間，如圖3-4-30所示，可實現生產節拍的優化。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務實施】02圖3-4-30出料平臺光纖傳感器靈敏度調整

靈敏度調節旋鈕項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務工單】03任務名稱任務3.4搬運工作站系統調試與優化班級姓名學號小組名稱組長姓名指導教師學習活動一：西門子PLC的認識與編程學習目標1.了解西門子PLC的基本使用2.能完成搬運工作站的通信連接與設備之間的I/O信號調試；

3.能使用博途軟件編寫與調試PLC控制程序；學習過程

請學習教材相關理論知識，完成以下填空題。問題1：

西門子PLC入門需要了解哪些基礎知識呢？1.整個TIA博途軟件包含三個產品，分別為：（

）、（

）和（

）。2.S7-1200PLC使用TIA博途中的（

）或（

）軟件進行編程。3.創建工程文件的方法有兩種，分別為在（

）中和（

）中創建。4.設備組態時需與設備實物保持（

）

，設備組態期間必須為CPU分配（

）。5.定義項目變量表的好處在于（

）。6.在將程序下載到PLC之前，需要先對程序進行（

）。7.程序的調試和診斷有兩種方式可用，一是可以進行（

）的在線監控；二是可以建立監控表，進行（

）的監控與強制。項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務工單】038.請用文字描述下列程序的工作過程及實現的效果。9.列舉出至少三種工業機器人與PLC的通信方式：①

、②

、③

。10.DeviceNet屬于

通信的其中一種。11.本任務案例中搬運工作站的通信方式是：

。

12.簡要描述進行工業機器人與PLC之間通信調試的前期準備工作主要有：

、

、

、

、

。13.工業機器人與PLC之間通信調試的兩種方式分別是：

和

。14.“AccSet50，100；”指令的功能是

；“AccSet50,500；”指令的功能是

。問題2：

如何查找控制面板上啟動按鈕對應的PLC信號地址?如何查找檢測出料平臺是否有料的傳感器對應的PLC信號地址？項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務工單】03問題3：

編寫點動PLC程序編寫與調試，按下點動按鈕，點亮控制面板的紅燈。程序：

問題4：完成以下編程與調試：出料平臺檢測到有料，通過PLC發送信號給機器人，機器人接收到信號，控制面板亮綠燈。活動一考核：

項目三工業機器人物料搬運集成工作站應用任務四

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【任務工單】03學習活動二：學習工業機器人新的指令學習目標1.理解AccSet指令和VelSet指令的功能與用法。2.使用AccSet指