以太網(wǎng)通信在汽車噴涂機(jī)器人隊列傳輸?shù)膽?yīng)用分析

韋志杰

摘 要：在汽車生產(chǎn)車間，噴涂機(jī)器人隊列傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、可靠性，成為生產(chǎn)品質(zhì)及機(jī)器人控制有效輸出的關(guān)鍵要素。本文在噴涂機(jī)器人系統(tǒng)隊列傳輸現(xiàn)場介紹分析和應(yīng)用基礎(chǔ)上，解讀以太網(wǎng)通信在其系統(tǒng)控制中的原理和特點，對于如何加強(qiáng)系統(tǒng)隊列傳輸相關(guān)組件定檢保全并進(jìn)一步提升控制穩(wěn)定性給出一些建議。

關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)通信;噴涂機(jī)器人隊列;脈沖數(shù)據(jù)

1 引言

1.1 噴涂機(jī)器人隊列傳輸介紹

在汽車生產(chǎn)車間，噴涂機(jī)器人承擔(dān)車身內(nèi)外表面的涂裝業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)的3C2B工藝，即3個涂層2次烘烤，面漆包含了色漆段和清漆段，一條線體上，由2套獨立系統(tǒng)的機(jī)器人完成相應(yīng)噴涂過程。色漆機(jī)器人和清漆機(jī)器人之間，通過從色漆站到清漆站的隊列傳輸，隊列數(shù)據(jù)承載對應(yīng)的噴涂信息，完成各自噴涂任務(wù)。其中，色漆站機(jī)器人內(nèi)部系統(tǒng)完成從上件到手工段再到自動段的傳輸;清漆機(jī)器人內(nèi)部系統(tǒng)完成從閃干緩存段到人工段再到自動段的傳輸。

1.2 三菱以太網(wǎng)通信介紹

傳統(tǒng)的系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互，基本采用硬接點的形式，但遭遇數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型復(fù)雜的噴涂機(jī)器人隊列信息傳輸，基本很難實現(xiàn)，本系統(tǒng)在采用三菱Q10系列PLC，通過CPU內(nèi)置以太網(wǎng)通信基礎(chǔ)上，完成色漆站、清漆站機(jī)器人之間的隊列數(shù)據(jù)通訊傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互共享，擺脫了傳統(tǒng)信息交換的束縛。

2 噴涂機(jī)器人隊列傳輸應(yīng)用

2.1 色漆站系統(tǒng)內(nèi)隊列傳輸

色漆站系統(tǒng)為雙鏈輸送形式，線速固定，車身上件，一般三個方式生成隊列，即掃描槍、人工輸碼以及載碼體。隊列數(shù)據(jù)包含車型、色漆顏色、套色號、清漆等4大類數(shù)據(jù)信息，各類數(shù)據(jù)內(nèi)又包含多達(dá)十?dāng)?shù)種數(shù)據(jù)數(shù)。在色漆雙鏈末端安裝編碼器，生成隊列數(shù)據(jù)的同時，生成脈沖數(shù)據(jù)，一般按每米固定脈沖數(shù)換算疊加，系統(tǒng)調(diào)試時，已完成脈沖數(shù)據(jù)的核實。上件后，系統(tǒng)按1-13#的循環(huán)隊列號賦予人工段，至特定脈沖數(shù)據(jù)，逐一往自動段傳輸，最后脫離自動段后，數(shù)據(jù)清除，從上件等待循環(huán)。機(jī)器人接收隊列數(shù)據(jù)，還通過機(jī)器人4臺一組的前段接近開關(guān)進(jìn)行最終確認(rèn)及接收，簡稱各組確認(rèn)PD。機(jī)器人接收隊列數(shù)據(jù)后，按預(yù)定的程序號進(jìn)行色漆噴涂作業(yè)。

2.2 清漆站系統(tǒng)內(nèi)隊列傳輸

清漆站系統(tǒng)也為獨立的雙鏈輸送形式，線速與色漆一致，相對于色漆站的上件數(shù)據(jù)，清漆站來源于閃干緩存段，即兩系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信的交換數(shù)據(jù)，隊列號從1-12循環(huán)，隊列數(shù)據(jù)包含車型、套色號、清漆等3大類數(shù)據(jù)信息，與色漆相同，在清漆雙鏈末端安裝編碼器，生成隊列數(shù)據(jù)的同時，生成脈沖數(shù)據(jù)。上件后（閃干緩存），系統(tǒng)按1-13#的循環(huán)隊列號賦予人工段，傳輸形式、原理、以及機(jī)器人工作方式均與色漆站的保持一致。

2.3 以太網(wǎng)通信隊列傳輸

2.3.1 以太網(wǎng)傳輸模式

本系統(tǒng)以太網(wǎng)通信，基于色漆、清漆站三菱Q10系PLC內(nèi)置以太網(wǎng)通信的配置。從使用的可靠性出發(fā)，清漆站系統(tǒng)作為主站，色漆站作為從站，因此隊列傳輸實際是以清漆站系統(tǒng)作為以太網(wǎng)通信的主要端口進(jìn)行設(shè)置，發(fā)起、接收、反饋，確保主站數(shù)據(jù)的可靠穩(wěn)定性。

2.3.2 以太網(wǎng)通信Active與Unpassive連接方式

三菱Q系特屬的Socket通信，TCP連接方式上，清漆站系統(tǒng)為Active，作為客戶端主站，主動打開方式，能命令從站，端口打開發(fā)送數(shù)據(jù)，端口關(guān)閉則不發(fā)送;色漆站系統(tǒng)為Unpassive，即部分被動打開方式，對IP和端口不做限制，端口打開了發(fā)送數(shù)據(jù)，端口沒有打開則等待。

2.3.3 色漆站往清漆站隊列傳輸

通過色漆站、清漆站系統(tǒng)以太網(wǎng)通信模式及TCP連接方式的端口設(shè)置、確認(rèn)及組態(tài)，已經(jīng)滿足色漆、清漆系統(tǒng)之間的以太網(wǎng)通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。當(dāng)色漆站系統(tǒng)隊列移動至自動段出口，滿足特定脈沖數(shù)據(jù)及PD開關(guān)信號條件時，請求并往清漆站系統(tǒng)傳輸隊列數(shù)據(jù)，清漆站系統(tǒng)接收該隊列數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)入自身系統(tǒng)的閃干緩存隊列，1-12號循環(huán)，同時反饋接收完成信號給色漆站，色漆系統(tǒng)將所傳輸隊列數(shù)據(jù)清除，等待下一隊列數(shù)據(jù)通信傳輸，一個周期通信完成。

3 以太網(wǎng)通信隊列傳輸常見問題及分析

3.1 以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)中斷

以太網(wǎng)通信中斷，常見為色漆站系統(tǒng)至清漆站系統(tǒng)以太網(wǎng)線損壞或水晶頭松動，對應(yīng)PLC報警提示，需對應(yīng)處置恢復(fù)。

3.2 以太網(wǎng)通信隊列數(shù)據(jù)未傳輸

色漆站、清漆站以太網(wǎng)通信隊列數(shù)據(jù)傳輸，軟觸點程序做有閉環(huán)的握手信號，但系統(tǒng)本身未有對應(yīng)的報警輸出，基本很難發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)是否傳輸成功、完成。

3.3 清漆站隊列上件數(shù)據(jù)丟失

清漆站隊列上件，數(shù)據(jù)源為以太網(wǎng)通信存儲的閃干緩存段，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)隊列往人工段傳輸時，隊列數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失擠占的情況。

3.4 定檢保全及控制穩(wěn)定建議

（1）以太網(wǎng)線損壞或水晶頭松動，建議每6月進(jìn)行端口松動檢查及橋架裸露網(wǎng)線損壞檢查。（2）以太網(wǎng)通信隊列數(shù)據(jù)傳輸丟失，建議增加對應(yīng)的軟報警提示輸出，同時色漆、清漆系統(tǒng)各配置一根硬接點反饋，作為更可靠握手信號交互，做到軟硬件雙重控制邏輯。（3）另外，清漆系統(tǒng)閃干緩存往人工段隊列傳輸出現(xiàn)的隊列擠占丟失情況，基本是雙鏈的機(jī)械抖動導(dǎo)致脈沖編碼器數(shù)據(jù)跳轉(zhuǎn)導(dǎo)致，建議增加：人工段產(chǎn)生隊列，但車型、清漆數(shù)據(jù)為0的報警，防呆檢測，快速處置，確保隊列數(shù)據(jù)可靠的條件下，規(guī)避機(jī)器人數(shù)據(jù)錯誤撞車隱患。

4 結(jié)論

綜上所述，在汽車生產(chǎn)車間，趨勢工業(yè)高自動化水平，噴涂機(jī)器人隊列傳輸為以太網(wǎng)通信模式，經(jīng)濟(jì)性、高效性更強(qiáng)。本文通過應(yīng)用的基礎(chǔ)上，解讀以太網(wǎng)通信在其系統(tǒng)控制中的原理和特點，并對系統(tǒng)運行過程常見問題進(jìn)行分析，給出提升系統(tǒng)以太網(wǎng)通信穩(wěn)定性的一些建議。通過不斷提升對三菱Q系PLC以太網(wǎng)通信的技術(shù)和管理水平，更好服務(wù)現(xiàn)場生產(chǎn)。

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