基于Siemens PLC程序的FANUC機器人IO控制與調(diào)用

李亞巍，楊雷，段毅，張智

（上汽通用汽車有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430200）

FANUC的智能機器人有著“世界機器人專家”的美譽。因其具有高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性及低成本維護等優(yōu)點，被廣泛應用于焊接、涂膠、噴涂、搬運、碼垛、裝配等工業(yè)領域，尤其是在自動化整車制造業(yè)中的不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，是JPH不斷刷新、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的堅實保障。武漢南廠油漆車間涂膠機器人站共引進22臺FANUC機器人，分別應用于UBS 1、2線、UBC1、2線，內(nèi)涂1、2線和Antichip自動站，其中26臺M710ic和4臺M20ia，控制柜型號為R-30ib和R-30ia。涂膠機器人是油漆車間的關鍵設備，尤其是Antichip自動站是瓶頸工位，起著至關重要的作用。

在故障處理過程中，常常因為機器人或PLC輸入輸出信號的原因而導致故障無法復位，致使故障不能及時處理，進而導致的較長時間的停機現(xiàn)象。所以，了解常用IO點、IO配置方法及PLC程序?qū)ΤＳ肐O點的調(diào)用，能夠?qū)ΜF(xiàn)場故障的處理提供直接的指導和幫助。

1 常用IO點介紹

IO指令用來改變信號輸出狀態(tài)和接受輸入信號，分為通用IO和專用IO，本章節(jié)將以UBS 1線R1機器人為例，介紹實際生產(chǎn)中常用的IO點。

1.1 通用IO

通用IO包括數(shù)字輸入輸出、群組輸入輸出和模擬輸入輸出。

（1）數(shù)字輸入輸出DI[i]/DO[i]。數(shù)字輸入輸出一般為bool型，1=on（接通），0=off（未接通），DI信號為PLC輸入給機器人的信號，DO信號為機器人輸出給PLC的信號。UBS一線R1機器人常用數(shù)字DI注釋及功能介紹如表1所示。

常用數(shù)字DO注釋及功能介紹如表2所示。

（2）群組輸入輸出GI[i]/GO[i]。組IO是用來匯總多條信號線并進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的通用數(shù)字信號，組信號的值用二進制或十六進制數(shù)來表達。它可以將信號編號作為一個組進行定義，一般一根電纜分配一個組，即使數(shù)字IO重復也無妨。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，組IO出廠時已經(jīng)分配好，實際生產(chǎn)過程中很少用到，在此不做過多介紹。

（3）模擬輸入輸出AI[i]/AO[i]。模擬量主要有溫度、壓力、流量、速度等。在我們現(xiàn)場的實際應用中，模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)PLC處理，然后，進行控制。現(xiàn)場機器人未配置模擬量IO，模擬量已經(jīng)通過PLC轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。

1.2 專用IO

專用IO分為系統(tǒng)輸入輸出IO、操作面板輸入輸出IO和機器人輸入輸出IO；其中操作面板輸入輸出IO和機器人輸入輸出IO為硬線連接，不需要另外配置。

（1）系統(tǒng)輸入輸出UI[i]/UO[i]。系統(tǒng)輸入輸出IO又稱外圍設備IO，是在系統(tǒng)中已經(jīng)確定了其用途的專用符號，這些信號經(jīng)過IO單元通過IO link與遙控裝置和外圍設備連接，從外部控制機器人。UBS一線R1機器人常用UI注釋及功能介紹如表3所示。

表1 常用DI注釋及功能

表2 常用D0注釋及功能

表3 常用UI注釋及功能

表4 常用U0注釋及功能

常用U0注釋及功能介紹如表4所示。

（2）操作面板輸入輸出SI[i]/SO[i]。操作面板IO顧名思義，就是通過操作面板進行信號的控制，通過硬線連接，無需配置信號。

操作面板常用SI注釋及功能介紹如表5所示。

操作面板常用SO注釋及功能介紹如表6所示。

表5 常用SI注釋及功能

表6 常用SI注釋及功能

（3）機器人輸入輸出RI[i]/RO[i]。機器人IO分布在機器人手臂上，是數(shù)字信號，經(jīng)由機器人，被作為末端執(zhí)行器IO使用，末端執(zhí)行器與機器人的手腕上所附帶的連接器連接后使用。共有8個輸入信號和8個輸出信號?，F(xiàn)場機器人配置的機器人輸入輸出為出廠默認配置。

2 IO配置方法

配置機器人I/O前，我們需要了解IO板和配置界面Range，Rack，Slot，start等基本含義。FANUC標準IO板中有process IO板，model A/B板等，車間現(xiàn)場由于用的網(wǎng)絡通訊，常用的是Profibus和Profinet與PLC通訊來傳輸I/O，無另外的Fanuc標準的I/O板，通過一塊Fanuc通訊網(wǎng)卡來傳遞I/O信息。

Range是所需要配置的范圍；Rack是機架，現(xiàn)場使用的是Profibus網(wǎng)絡通訊，故在rack處輸入67與66，67代表機器人做從站，西門子PLC做主站的通訊，66代表機器人做主站，工藝系統(tǒng)做從站的通訊；slot是插槽，Profibus和Profinet網(wǎng)絡默認是1；start是該配置內(nèi)容的起始地址。這里我們主要講解兩種最常用的信號：UOP和DI/DO信號。

2.1 配置UOP信號

雖然UOP是系統(tǒng)已經(jīng)規(guī)定的專用信號，但是，還是配置到具體的IO模塊或通訊模塊上，默認現(xiàn)場UOP為全部分配模式，見表7。

表7 I/O UOP 配置

UOP配置步驟：依次按鍵操作：MENU—SETUP—I/O—UOP，F(xiàn)2切換到CONFIG狀態(tài)（按F3 IN/OUT 切換輸入輸出信號到UI）；CONFIG界面中選擇range，UO是1-20，UI是1-18，此處與西門子PLC通訊，機器人作為從站，Rack是67，Slot選擇1，Start輸入1；配置成功后，Stat顯示PEND，代表配置無沖突，若顯示INVAL，則配置有問題，需要重新配置，顯示PEND后，重啟后再進入會顯示ACTIV，表示配置成功。

2.2 配置DI/DO信號

DI/DO信號是現(xiàn)場用的最多的信號，通過profibus網(wǎng)絡，將外圍設備的信號傳輸?shù)綑C器人進行信號交換，見表8。

表8 DO配置

DI/DO配置步驟：依次按鍵操作：MENU—SETUP—I/O—Digital，F(xiàn)2切換到CONFIG狀態(tài)（按F3 IN/OUT 切換輸入輸出信號到DI）；CONFIG界面中此處與西門子PLC通訊，機器人作為從站，Rack是67，range根據(jù)現(xiàn)場需要選擇1-224，Slot選擇1，Start輸入25；同時，DI/DO還與工藝系統(tǒng)進行通訊交換，機器人作為主站，Rack是68，Slot選擇1，Start輸入25，注意輸入的地址不能和其他地址重復，否則，會無法識別或者識別錯誤；配置成功后，Stat顯示PEND，代表配置無沖突，若顯示INVAL，則配置有問題，需要重新配置，顯示PEND后，重啟后，再進入會顯示ACTIV，表示配置成功。

3 PLC程序?qū)O點的調(diào)用

機器人與PLC通過Profibus通訊，在西門子PLC中DB21-DB24中儲存機器人與PLC的輸入輸出信號,機器人的輸出信號相當于PLC的輸入信號，在DB塊中找到輸入信號，即可找到對應的調(diào)用信號。

3.1 UO信號調(diào)用

由表9可以看出，PLC中DB地址的編號從0.0開始，即我們配置UO時，start輸入為1，此時，從DB地址的第一位開始配置。

3.2 DO信號的調(diào)用

從表10 DO配置可以看出，PLC中DB地址的編號從3.0開始，即我們配置DO時，start輸入為25，此時，從DB地址的第25位開始配置。

3.3 PLC程序的調(diào)用

此處截取部分PLC程序，通過程序?qū)C器人IO傳遞指DB背景塊，然后，在程序中就可直接調(diào)用IO信號進行編程處理了。

同樣，通過以上PLC與機器人的IO信號交換，可以將所有機器人需要的信號通過PLC傳遞給機器人，然后，機器人進行運動。

4 結(jié)語

通過對常用IO點介紹、IO配置的方法以及PLC程序?qū)O點的調(diào)用，了解現(xiàn)場常見的IO控制點后，通過故障描述和故障現(xiàn)象，可以模擬或者強制某些IO信號，快速地處理對現(xiàn)場故障的處理提供直接的指導和幫助。