基于PLC的上下料機(jī)器控制系統(tǒng)流程的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試案例目錄TOC\o"1-3"\h\u23448基于PLC的上下料機(jī)器控制系統(tǒng)流程的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試案例 13761.1PLC與機(jī)器人通信模塊 1239231.2倉位號(hào)計(jì)算 332351.3HMI控制模塊 6291491.1.1倉庫取放料流程 7300111.1.2機(jī)床取放料流程 7285911.4系統(tǒng)單步流程 7229381.5報(bào)警塊的運(yùn)行程序 869591.6機(jī)器人主程序 8304341.6.1機(jī)器人編程步驟 8264041.7初始化程序 91.1PLC與機(jī)器人通信模塊機(jī)器人與PLC的通訊首先要建立好DB塊使以寄存機(jī)器人的參數(shù)，再將機(jī)器人的IP網(wǎng)址192.168.8.103填寫至DB塊內(nèi)建立好的TCON指令中。通過MB-CLIENTY指令鏈接實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與PLC的通信，將機(jī)器人的40001-40050的50個(gè)int參數(shù)放置在DB塊中，在機(jī)器人讀取模塊中設(shè)定MB_MODE為0,此參數(shù)意思為Modbus請(qǐng)求讀取，將MB_DATA_LAN(數(shù)據(jù)訪問的位數(shù))設(shè)為50位，當(dāng)讀取完成DONE置1，觸發(fā)寫入模塊如圖1.1。寫入模塊將40081的后20個(gè)int數(shù)據(jù)放置在DB塊中，在機(jī)器人寫入模塊中設(shè)定MB_MODE為1,此參數(shù)意思為Modbus請(qǐng)求寫入，將MB_DATA_LAN(數(shù)據(jù)訪問的位數(shù))設(shè)為20位，當(dāng)讀取完成DONE置1，觸發(fā)讀取模塊如1.2，這樣的兩個(gè)MB_CLENT模塊的互相通信實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人對(duì)PLC的讀取和PLC將數(shù)據(jù)寫入機(jī)器人的功能。至此一步機(jī)器人與plc的通訊建立完成。圖1.1機(jī)器人寫模塊圖1.2機(jī)器人讀模塊機(jī)器人通訊完成后開始定義變量PLC中所運(yùn)到的變量如下表（1.1）。機(jī)器人與PLC之間的相互控制需要設(shè)定以下的變量才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，機(jī)器人對(duì)PCL寫入的數(shù)據(jù)為OUT，備注中我以o來代表它的縮寫。機(jī)器人對(duì)PLC讀取的數(shù)據(jù)為INT備注中我用i來代表它的縮寫。在PLC中，程序根據(jù)所檢測(cè)到的OUT變量來執(zhí)行對(duì)應(yīng)的程序。在機(jī)器人中，程序根據(jù)檢測(cè)到的INT變量來執(zhí)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。表1.1機(jī)器人通訊定義變量表40034o3車床卡盤控制2加緊3松開40084i3車床卡盤反饋2已緊3已松 40035o4銑床虎鉗控制2加緊3松開 40085i4銑床虎鉗反饋2已緊3已松40037o6動(dòng)作完成140086i5倉位行號(hào)40038o7機(jī)器人原點(diǎn)140087i6倉位列號(hào)40083i2夾具號(hào)40088i7機(jī)器人程序號(hào)將如上變量定義后機(jī)器人便可以通過plc控制數(shù)控車床的車床門門開信號(hào)與卡盤的松開夾緊信號(hào)、加工中心的門開信號(hào)與虎鉗的動(dòng)作信號(hào)。具體詳細(xì)控制程序如下，當(dāng)機(jī)器人將輸出信號(hào)“o3”的變量設(shè)為2時(shí)且車床卡盤處于松開位置則觸發(fā)車床卡盤控制的“M11.1”信號(hào)使車床卡盤夾緊。同理當(dāng)“o3”為“3”時(shí)且卡盤處于夾緊狀態(tài)時(shí)觸發(fā)“M11.1”使車床卡盤松開。圖1.3CNC車床卡盤置位車床卡盤控制信號(hào)“M11.1”是個(gè)置位信號(hào)，在其觸發(fā)一秒后將其復(fù)位掉使下一次接收到動(dòng)作后可以再次執(zhí)行卡盤控制動(dòng)作。圖1.4CNC車床卡盤復(fù)位當(dāng)機(jī)器人變量“o3”為0且防護(hù)門為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)將0MOVE至機(jī)器人信號(hào)的“in3”里機(jī)器人此時(shí)機(jī)器人會(huì)因?yàn)檐嚧查T未開而不動(dòng)作。以防止機(jī)器人在機(jī)床門為開啟時(shí)進(jìn)行動(dòng)作而與機(jī)床門相撞。當(dāng)機(jī)器人變量“o3”為0且車門為開啟狀態(tài)則將1MOVE至機(jī)器人的“i3”中使機(jī)器人得到機(jī)床門已開啟的信號(hào)從而進(jìn)行下一步。機(jī)器人到位且車床門開到位后所執(zhí)行的一步，機(jī)器人給出“O3”信號(hào)為2時(shí)，且車床卡盤若是處于夾緊狀態(tài)則將2（卡盤已夾緊）MOVE至機(jī)器人的“in3”信號(hào)中。當(dāng)“OUT3”為3時(shí)且卡盤狀態(tài)松開后將3MOVE至“iN3”中。此時(shí)機(jī)器人便會(huì)收到卡盤已松開的反饋信號(hào)。圖1.5車床卡盤0反饋1.2倉位號(hào)計(jì)算機(jī)床的控制編寫完成后便開始進(jìn)行倉庫方面的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，倉庫所需要實(shí)現(xiàn)的功能主要為物料的檢測(cè)與機(jī)器人的定位。機(jī)器人需要到達(dá)指定的倉位取料所以我們需要讓機(jī)器人能夠去到這個(gè)具體的位置。根據(jù)倉庫物料排列情況，決定采用行列號(hào)進(jìn)行物料的定位。由于本設(shè)計(jì)選用的是三十個(gè)倉料位，分五行六列。設(shè)a為倉位號(hào)；x為倉位行號(hào)；y為倉位列號(hào)。根據(jù)規(guī)律得出。當(dāng)HMI中給出倉位號(hào)后，將按照下列程序計(jì)算出倉位的行號(hào)與列號(hào)。首先為倉位列號(hào)的計(jì)算當(dāng)指定的倉位號(hào)在1-30號(hào)倉位之內(nèi)，將倉位號(hào)進(jìn)行一個(gè)除余的運(yùn)算將倉位號(hào)除以六，所得到的余數(shù)與0做比較，當(dāng)倉位余數(shù)等于0時(shí)則將6賦值至倉位列號(hào)中，由此可根據(jù)倉位號(hào)計(jì)算出倉位列號(hào)。同理將倉位號(hào)除以六得到的倉位商，根據(jù)倉位余數(shù)與0的比較操作后方可計(jì)算出倉位行號(hào)，當(dāng)倉位余數(shù)等于0時(shí)將倉位商直接賦值至倉位行號(hào)中，當(dāng)倉位余數(shù)不等于0時(shí)則執(zhí)行一個(gè)加法指令（ADD）將倉位商加1后的數(shù)賦值到倉位行號(hào)當(dāng)中，以計(jì)算出當(dāng)前倉位號(hào)所在的倉位行號(hào)。圖1.6倉位號(hào)計(jì)算

ID4(倉位1-30的BOOL變量)內(nèi)的是數(shù)據(jù)由于是高位在左低位在右，與DB塊倉庫工件狀態(tài)內(nèi)的工件有無的內(nèi)容相反所以。將ID4內(nèi)的信號(hào)做一個(gè)交換指令后放到“MD412”這個(gè)寄存器中，然后將“MD412”拆分后放入倉庫工件狀態(tài)的DB塊中的工件有無里面。當(dāng)給予的倉位號(hào)小于等于30時(shí)利用一個(gè)讀取域的模塊來顯示倉位是否有無工件。圖1.7倉位信息轉(zhuǎn)置、離散、定義格式、按位與由于倉位工件分為三種各不相同，所以機(jī)器人的夾具也會(huì)更換，本設(shè)計(jì)分了三種方案來選取夾具以便機(jī)械手挑選夾具。將倉位號(hào)對(duì)比后選取不同的三種夾具。當(dāng)倉位號(hào)在前12個(gè)倉位時(shí)所賦予機(jī)器人的AI值為1，當(dāng)倉位號(hào)處于13號(hào)位與24號(hào)位之間時(shí)則賦予機(jī)器人的AI值為2,當(dāng)倉位號(hào)在25號(hào)倉位與30號(hào)倉位之間時(shí)則賦予機(jī)器人的AI值為3，同時(shí)避免倉位號(hào)為0的狀態(tài)將倉位號(hào)為0時(shí)自動(dòng)至1。圖1.8夾具號(hào)選擇根據(jù)上述的程序計(jì)算出倉位行號(hào)與倉位列號(hào)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新放入機(jī)器人行號(hào)與列號(hào)中。圖1.9倉位行號(hào)與倉位列號(hào)的數(shù)據(jù)move

1.3HMI控制模塊整個(gè)上下料控制分為倉庫取料、車床放料、車床取料、加工中心放料、加工中心取料、倉庫放料這六道工序，每個(gè)工序的啟動(dòng)都由所賦予的一個(gè)M變量控制。工序倉庫取料與工序倉庫放料的流程如圖3-13所示在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)首先將所以機(jī)器人關(guān)節(jié)恢復(fù)到初始位置，避免機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)與其他產(chǎn)品、設(shè)備、工件形成干涉、損壞機(jī)器人或其他設(shè)備，其次進(jìn)行工件檢測(cè)，檢測(cè)料倉的工件有無，當(dāng)機(jī)器人處于原點(diǎn)位置，且工件信號(hào)正確后，觸發(fā)機(jī)器人的動(dòng)作程序，將工件從料倉中取出或放入，動(dòng)作完成后機(jī)器人回到初始位置，等待下一步動(dòng)作指令。車床放料、車床取料、加工中心放料與加工中心取料的流程圖如圖3-14所示，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，同樣進(jìn)行機(jī)器人的復(fù)位，將其所有的關(guān)節(jié)復(fù)位到初始位置，以避免機(jī)器人與其他產(chǎn)品、設(shè)備、工件形成干涉、損壞機(jī)器人或其他設(shè)備，當(dāng)機(jī)器人處于原點(diǎn)時(shí)，下發(fā)其中的一個(gè)任務(wù)，觸發(fā)機(jī)器人所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作程序，將工件從車床或加工中心內(nèi)放入或取出，動(dòng)作完成后機(jī)器人恢復(fù)到初始位置，等待程序下一步運(yùn)行指令的下發(fā)。詳細(xì)系統(tǒng)動(dòng)作過程如下：（1）倉位取料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)倉位是否有料→機(jī)器人執(zhí)行倉庫取料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人動(dòng)作程序復(fù)位→倉位取料按鈕復(fù)位（2）車床放料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)車床門是否開啟→機(jī)器人執(zhí)行車床放料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人程序復(fù)位→車床放料按鈕復(fù)位（3）車床取料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)車床門是否開啟→機(jī)器人執(zhí)行車床取料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人程序復(fù)位→車床取料按鈕復(fù)位（4）加工中心放料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)加工中心門是否開啟→機(jī)器人執(zhí)行加工中心放料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人程序復(fù)位→加工中心放料按鈕復(fù)位（5）加工中心取料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)加工中心門是否開啟→機(jī)器人執(zhí)行加工中心取料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人程序復(fù)位→加工中心取料按鈕復(fù)位。（6）倉位放料按鈕→檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置→檢測(cè)倉位是否有料→機(jī)器人執(zhí)行倉庫放料動(dòng)作→機(jī)器人動(dòng)作完成→機(jī)器人動(dòng)作程序復(fù)位→倉位放料按鈕復(fù)位

1.1.1倉庫取放料流程倉庫取料流程分為七步。從HMI下發(fā)命令后，開始檢測(cè)機(jī)器人是否處于原點(diǎn)位置。若處于原點(diǎn)位置則開始檢測(cè)準(zhǔn)備前去料倉的的倉位是否有料；若為取料程序且檢測(cè)結(jié)果為有料便執(zhí)行下一步；將機(jī)器人取料程序move至機(jī)器人的程序號(hào)變量中，從而執(zhí)行機(jī)器人程序；當(dāng)機(jī)器人程序執(zhí)行完畢后，將HMI下發(fā)的命令與機(jī)器人程序號(hào)復(fù)位清零，期間若倉位所對(duì)應(yīng)的有取料信號(hào)不正確則會(huì)觸發(fā)報(bào)警，暫停機(jī)器人程序的move倉庫物料。1.1.2機(jī)床取放料流程機(jī)器人從倉庫取的物料后便可以前往數(shù)控車床或加工中心上下料。機(jī)器人前往數(shù)控車床或加工中心上下料分為六個(gè)大體步驟。從HMI下發(fā)取放料命令后。機(jī)器人開始檢測(cè)機(jī)器人是否在原點(diǎn)。若處于原點(diǎn)信號(hào)則出觸發(fā)原點(diǎn)信號(hào)開始執(zhí)行機(jī)器人下一步動(dòng)作。機(jī)器人到指定位置取放料。待動(dòng)作完成后觸發(fā)機(jī)器人動(dòng)作完成信號(hào)。從而使下發(fā)的取放料指令與機(jī)器人程序復(fù)位置零。便可以下發(fā)下一步指令。1.4系統(tǒng)單步流程倉庫取料程序當(dāng)機(jī)器人在原點(diǎn)位置時(shí)則觸發(fā)11號(hào)機(jī)器人程序，且執(zhí)行前若是倉位沒有料則觸發(fā)報(bào)警。機(jī)器人動(dòng)作完成后復(fù)位掉倉庫取料信號(hào)同時(shí)機(jī)器人程序號(hào)置0如圖1.10。同理倉庫放料程序當(dāng)機(jī)器人在原點(diǎn)位置時(shí)則觸發(fā)16號(hào)機(jī)器人程序，且執(zhí)行前若是倉位沒有料則觸發(fā)報(bào)警。機(jī)器人動(dòng)作完成后復(fù)位掉倉庫取料信號(hào)同時(shí)機(jī)器人程序號(hào)置0。圖1.10倉庫取料流程車床放料M信號(hào)觸發(fā)后若機(jī)器人在原點(diǎn)位置則觸發(fā)12號(hào)機(jī)器人程序，動(dòng)作完成后復(fù)位如圖1.11。同理車床取料M信號(hào)觸發(fā)后若機(jī)器人在原點(diǎn)位置則觸發(fā)13號(hào)機(jī)器人程序，動(dòng)作完成后復(fù)位。加工中心放料M信號(hào)觸發(fā)后若機(jī)器人在原點(diǎn)位置則觸發(fā)14號(hào)機(jī)器人程序，動(dòng)作完成后復(fù)位。加工中心取料M信號(hào)觸發(fā)后若機(jī)器人在原點(diǎn)位置則觸發(fā)15號(hào)機(jī)器人程序，動(dòng)作完成后復(fù)位。圖1.11車床放料流程1.5報(bào)警塊的運(yùn)行程序當(dāng)用HMI控制走流程時(shí)，若機(jī)器人處于暫停狀態(tài)則會(huì)觸發(fā)1號(hào)報(bào)警文本。當(dāng)給完夾具信號(hào)后沒有收到夾具信號(hào)的反饋，且機(jī)器人程序?yàn)?時(shí)，則觸發(fā)4號(hào)報(bào)警文本同時(shí)接通機(jī)器人停機(jī)的信號(hào)。報(bào)警文本接通后將MW522內(nèi)的數(shù)據(jù)做一個(gè)遞增當(dāng)MW522內(nèi)的數(shù)據(jù)大于1000時(shí)則會(huì)重置并從頭開始繼續(xù)遞增。當(dāng)復(fù)位信號(hào)觸發(fā)將所有報(bào)警數(shù)據(jù)REST并清零報(bào)警文本。1.6機(jī)器人主程序機(jī)器人程序主要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與PLC的通訊、機(jī)器人自身的升降、轉(zhuǎn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、抓取、搬運(yùn)等動(dòng)作。首先設(shè)備運(yùn)行前進(jìn)行機(jī)器人復(fù)位，機(jī)器人關(guān)節(jié)恢復(fù)到初始位置，以避免機(jī)器人的動(dòng)作與其他的設(shè)備相互造成干涉，檢測(cè)到命令信號(hào)后觸發(fā)機(jī)器人動(dòng)作，將物料工件搬運(yùn)到指定位置。1.6.1機(jī)器人編程步驟首先建立一個(gè)主程序與十二個(gè)分別為初始化、倉庫放料、倉庫取料、車床放料、車床取料、加工中心放料、加工中心取料、取爪、放爪、夾盤、松盤、夾爪與松爪的子程序，每個(gè)子程序負(fù)責(zé)相應(yīng)的動(dòng)作以等待主程序的調(diào)用。程序注釋//KAIROVersion2.00CALLcsh調(diào)用初始化。WaitIsFinished等待上一步完成。LABELaa循環(huán)。IFAI7.port=11THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置11則執(zhí)行下列程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLQZ倉庫取料的第一步調(diào)用取爪。CALLQL取爪完成后執(zhí)行取料程序。END_IFIFAI7.port=12THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置12則執(zhí)行下列程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLCS調(diào)用車床上料程序。END_IFIFAI7.port=13THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置13則執(zhí)行下列程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLCX調(diào)用車床下料程序。END_IFIFAI7.port=14THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置14則執(zhí)行下列。程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLXS調(diào)用加工中心上料程序。END_IFIFAI7.port=15THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置15則執(zhí)行下列。程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLXX調(diào)用加工中心取料程序。END_IFIFAI7.port=16THEN如果40088（機(jī)器人程序號(hào)）變量置16則執(zhí)行下列程序。AQ7.port:=0機(jī)器人移動(dòng)后原點(diǎn)信號(hào)置0使plc得知機(jī)器人已不在原點(diǎn)。CALLFL調(diào)用倉庫放料程序。CALLFZ調(diào)用放爪程序。END_IFWaitTime(500)等待0.5s。WaitIsFinished等待上一步完成。WaitTime(500)等待0.5s。IFAQ7.port=0THEN如果40038（機(jī)器人原點(diǎn)）=0則。AQ6.port:=1機(jī)器人動(dòng)作完成。WAITAI7.port=0程序號(hào)寫0。AQ7.port:=1機(jī)器人回到原點(diǎn)信號(hào)。AQ6.po