自動生產(chǎn)線交互信號分析與應(yīng)用

張峰 劉義強(qiáng)

通用技術(shù)集團(tuán)大連機(jī)床有限責(zé)任公司 遼寧大連 116063

隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線已成為自動化集成裝備的主流及發(fā)展方向。根據(jù)生產(chǎn)線的布局的不同，直線型布局的可以用桁架機(jī)器人作為生產(chǎn)線的裝料與卸料機(jī)構(gòu)；星型布局的加工單元可以用關(guān)節(jié)機(jī)器人作為生產(chǎn)線的裝料與卸料機(jī)構(gòu)。無論是哪種規(guī)模的生產(chǎn)線，設(shè)備之間的通訊方式和信號的交互是不可缺少的。

1 數(shù)控機(jī)床常用通訊方式

為了更好的協(xié)調(diào)桁架機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的工作，就需要建立機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床之間安全可靠的通訊機(jī)制[1]。常見的有modbus通訊協(xié)議、RS-232通訊協(xié)議、RS-485通訊協(xié)議、HART通訊協(xié)議等等。

在實(shí)際應(yīng)用時我們的控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用概括地說就是兩條線，一條以 profibus 總線和工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以及 as-i 接口組成的第一條線 ；另一條以 PPI、MPI 和點(diǎn)對點(diǎn)接口為控制網(wǎng)絡(luò)的另一條線，是專用的通訊網(wǎng)絡(luò)控制[2]。在選擇將要使用的控制網(wǎng)絡(luò)時，要了解自身需要網(wǎng)絡(luò)的具體類型，對于通訊網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，傳輸距離和傳輸容量方面有要求的應(yīng)該著重選擇我們整理出來的第一條線，其中包括 profibus 總線和工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以及 as-i 接口，這三種選擇在通訊網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，傳輸距離和傳輸容量三個方面更加優(yōu)秀，而且功能豐富，但是有利也有弊，這三個選擇需要使用者添加一些軟硬件設(shè)備，成本略高。而第二條線中的三個選擇包括的 PPI、MPI 和點(diǎn)對點(diǎn)接口中，其資金投入相對于第一條線成本略低，但性能較之遜色不少，而且操作性不高[3]。

2 交互信號分析

在整條生產(chǎn)線的運(yùn)行過程中，數(shù)控機(jī)床與桁架機(jī)器人的狀態(tài)是動態(tài)變化的，需要通過采集狀態(tài)信息，無論才有哪種通訊方式，狀態(tài)采集的交互信號歸結(jié)為如圖1所示：

圖1 生產(chǎn)線交互信號

根據(jù)圖1生產(chǎn)線交互信號，確定信號動作的時序：①生產(chǎn)線所有設(shè)備開機(jī)聯(lián)機(jī)動作前準(zhǔn)備；②準(zhǔn)備完成后，切換到聯(lián)機(jī)模式；③數(shù)控機(jī)床上料向機(jī)器人發(fā)出上料請求信號；④機(jī)器人獲得上料請求信號；⑤機(jī)械手到達(dá)夾具位置后指令數(shù)控機(jī)床夾具夾緊；⑥數(shù)控機(jī)床夾具夾緊完成后通知機(jī)械手可以離開；⑦機(jī)器人離開數(shù)控機(jī)床內(nèi)部，通知數(shù)控機(jī)床上料完成，數(shù)控機(jī)床開始循環(huán)啟動；⑧機(jī)床自動加工，加工完成后，再次發(fā)出上料。

3 數(shù)控機(jī)床PMC控制

根據(jù)數(shù)控機(jī)床PMC控制邏輯，和信號動作時序的分析，確定桁架機(jī)器人的控制邏輯，如圖2所示：

圖2

從圖2中可以看到，R0000.1與 R0000.3 為數(shù)控機(jī)床呼叫卸料與裝料，觸發(fā)用戶程序接口信號G0054.0與G0054.1；R0002.0與 R0002.1為數(shù)控機(jī)床告知夾具松開和夾緊完成，R0000.2與R0000.4為機(jī)器人告知機(jī)床卸料和裝料完成，通過M13，M12觸發(fā)，R0000.5與 R0000.7為機(jī)器人告知機(jī)床夾具松開和夾緊，通過M11，M10觸發(fā)。

4 桁架機(jī)器人動作程序

根據(jù)自動裝卸料的動作要求，桁架機(jī)器人的動作NC程序可以按以下步驟編寫：①判斷裝卸請求，卸料請求跳轉(zhuǎn)到②，裝料請求跳轉(zhuǎn)到③；②執(zhí)行機(jī)器人移動到數(shù)控機(jī)床夾具位置，指令機(jī)床松開工件，機(jī)器人夾緊工件，完成，跳轉(zhuǎn)至①；③執(zhí)行機(jī)器人移動到毛坯工件位置，指令機(jī)械手夾緊工件，移動到數(shù)控機(jī)床夾具位置，指令機(jī)床夾緊工件，機(jī)器人松開工件，機(jī)器人移動到安全位置，裝料動作完成，跳轉(zhuǎn)至①。

5 結(jié)語

通過調(diào)試發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)控制的生產(chǎn)線，證明了邏輯程序和NC程序編制的正確性。其中提高數(shù)控機(jī)床與外圍設(shè)備的通訊速度與穩(wěn)定性，也必將成為未來數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)線技術(shù)的發(fā)展方向。