沈怡

(上海日立電器有限公司,上海 201206)

SCADA系統(tǒng)在捆包機(jī)器人商標(biāo)自動(dòng)掃描上的智能應(yīng)用

沈怡

(上海日立電器有限公司,上海 201206)

本文是針對(duì)SCADA系統(tǒng)在上海日立電器有限公司(以下簡(jiǎn)稱上海日立或SHEC)捆包機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)商標(biāo)自動(dòng)掃描時(shí)遇到的問(wèn)題,解決方案,而后制定上海日立SCADA系統(tǒng)與機(jī)器人的通訊標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)將在SHEC機(jī)器人SCADA項(xiàng)目中的進(jìn)行應(yīng)用。

SCADA 捆包機(jī)器人

1 引言

SHEC近幾年來(lái),隨著機(jī)器人在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不斷增加,逐步減少對(duì)人的依賴。但由于種種原因,在機(jī)器人智能控制上的進(jìn)展比預(yù)想要慢。如何將機(jī)器人不再作為單純的上下料“機(jī)器”,而是讓它進(jìn)化成智能的“人”。SCADA系統(tǒng)能將機(jī)器人連接入公司的數(shù)字化工廠概念中,提升了機(jī)器人的使用范圍,拓展了系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

2 項(xiàng)目背景

事由:公司接到客戶投訴,存在批量碰傷,確認(rèn)不良品固定位置有油漆刮傷。

調(diào)查:碰傷位置相同,確定為捆包機(jī)器人搬運(yùn)過(guò)程中造成?，F(xiàn)場(chǎng)更換機(jī)種時(shí)誤設(shè)參數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)底10mm,導(dǎo)致機(jī)械手部件碰傷產(chǎn)品。

原因分析:①作業(yè)文件無(wú)機(jī)器人設(shè)定參數(shù)規(guī)定。②現(xiàn)場(chǎng)更換機(jī)種無(wú)確認(rèn)要求。③機(jī)器人吊裝機(jī)械手部件與整機(jī)安全距離不足。

客戶要求讓機(jī)器人通過(guò)讀壓縮機(jī)商標(biāo)條碼,自動(dòng)調(diào)用參數(shù),智能判斷機(jī)種要求,給我們提出了一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。這將涉及到一塊我們從未涉足的領(lǐng)域,機(jī)器人的智能應(yīng)用。

3 方案詳述及實(shí)施

3.1 方案詳述

目的:為杜絕壓縮機(jī)成品在機(jī)器人堆垛捆包時(shí),由操作員工設(shè)錯(cuò)參數(shù),導(dǎo)致壓縮機(jī)碰傷或混機(jī)種等情況的發(fā)生。

功能:使用SCADA,在機(jī)器人、掃描器、主站之間建立數(shù)據(jù)交互。更換機(jī)種前,在SCADA主站計(jì)算機(jī)設(shè)定生產(chǎn)機(jī)種,主站將機(jī)種的各項(xiàng)參數(shù)傳至主站PLC,設(shè)定當(dāng)前生產(chǎn)機(jī)種。機(jī)器人在抓取工件之后,進(jìn)行商標(biāo)掃描。根據(jù)掃描的條碼,首先確認(rèn)是否為當(dāng)前生產(chǎn)機(jī)種,其次主站PLC查找存放在PLC內(nèi)對(duì)象批次產(chǎn)品的角度、高度等數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)CC-LINK總線傳送給機(jī)器人,機(jī)器人進(jìn)行正常堆垛捆包。如果機(jī)種非當(dāng)前機(jī)種,機(jī)器人自動(dòng)將此產(chǎn)品放置指定區(qū)域。

根據(jù)設(shè)定的生產(chǎn)計(jì)劃,通過(guò)掃描計(jì)數(shù),在SCADA主站計(jì)算機(jī)上顯示當(dāng)前批次的產(chǎn)品及計(jì)數(shù),對(duì)數(shù)量缺失或多余進(jìn)行報(bào)警。并將所有商標(biāo)信息保存至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù),已備查詢歷史數(shù)據(jù)使用。

成功后,直接從MES系統(tǒng)讀取生產(chǎn)計(jì)劃,并控制機(jī)器人進(jìn)行批次更換操作,并將生產(chǎn)信息返回MES系統(tǒng),使機(jī)器人具備智能功能。

3.2 實(shí)施過(guò)程

(1)對(duì)機(jī)種進(jìn)行了的數(shù)據(jù)整理。

(2)主站PLC、掃描器、CC-LINK通訊線布線后,進(jìn)行掃描器現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。整個(gè)掃描過(guò)程涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和技術(shù)難點(diǎn):①在增加掃描、判斷的情況下,整個(gè)節(jié)拍必須控制在原生產(chǎn)節(jié)拍的要求內(nèi)②成品是圓柱形,商標(biāo)張貼帶有一定的弧度,不同于平面掃描;商標(biāo)由人工粘貼,無(wú)法保證粘貼位置、角度一致;在進(jìn)入后續(xù)工序后,無(wú)法保證無(wú)污物;如何在節(jié)拍無(wú)法延長(zhǎng),機(jī)器人在2m/s高速運(yùn)行的前提下,保證掃描的高成功率,并完成所有的比對(duì)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗^(guò)程,是整個(gè)項(xiàng)目的難點(diǎn)、重點(diǎn),直接決定項(xiàng)目的成功與否。

經(jīng)測(cè)試,掃描器在離商標(biāo)18～25cm,水平仰角控制在3～4°的空間內(nèi),對(duì)圓柱體商標(biāo)的掃描成功率最高。并且,在目前機(jī)器人的運(yùn)行軌跡中,從托板左工位抓取、垂直提升后,有一個(gè)0.5s左右的停頓,然后開始水平移動(dòng)。在停頓前,有近5cm左右,機(jī)器人的移動(dòng)速度有所減緩。而且不論機(jī)種的殼體高度如何變化,商標(biāo)和機(jī)器人卡爪的位置是固定的。所以將掃描的區(qū)域確定在了這段減速、停頓區(qū)域。在0.6s左右的時(shí)間,完成所有判斷、對(duì)比、數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鳌?/p>

(3)機(jī)器人增加CC-LINK模塊,開設(shè)公用數(shù)據(jù)區(qū)的方式,解決SCADA的主站PLC與機(jī)器人工控機(jī)之間的通訊。

(4)SCADA主站電腦的MOVICON軟件作為整個(gè)系統(tǒng)的用戶交互界面,顯示機(jī)種及生產(chǎn)數(shù)量和報(bào)警情況和機(jī)種切換。由指定用戶來(lái)增加、修改、維護(hù)機(jī)種信息,并傳送至PLC。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)將記錄所有掃描情況和機(jī)種修改情況。

另外,在主站PLC端增加MES模塊,此模塊通過(guò)硬件直接將數(shù)據(jù)寫入后臺(tái)制定的數(shù)據(jù)庫(kù)中。而且如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題時(shí),他自身內(nèi)部的緩存可以先行存放數(shù)據(jù),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通訊恢復(fù)時(shí),再將數(shù)據(jù)寫入指定區(qū)域,具體方案及數(shù)據(jù)流如圖1所示。

至此,捆包機(jī)器人商標(biāo)自動(dòng)掃描SCADA系統(tǒng)完成。將替代目前一名MES商標(biāo)掃描的操作員,為公司提高自動(dòng)化程度,進(jìn)一步精簡(jiǎn)人員提供可能性。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)此次捆包機(jī)器人商標(biāo)自動(dòng)掃描SCADA系統(tǒng)的實(shí)施,解決了商標(biāo)/標(biāo)簽的自動(dòng)掃描、機(jī)器人與其他設(shè)備的通訊、乃至與公司其他管理系統(tǒng)的信息交互等一系列難題。

SCADA系統(tǒng)與機(jī)器人的聯(lián)合運(yùn)用,使公司擁有了聯(lián)合開發(fā)的自主技術(shù)。如果逐步推廣的話,將目前MES工控機(jī)人工掃描的業(yè)務(wù),混合SCADA系統(tǒng)自動(dòng)掃描的功能,將大大減少公司在MES系統(tǒng)上的投入,并減少各工場(chǎng)MES掃描專人,精簡(jiǎn)人員。

另外,作為數(shù)字化工廠的重要組成部分,SCADA系統(tǒng)配合機(jī)器人的使用,將大大拓展機(jī)器人的使用范圍和功能。不但在提高自動(dòng)化程度、減人增效的基礎(chǔ)上,更是讓機(jī)器人和公司的管理系統(tǒng)交互,讓機(jī)器人不再是單純的搬送“機(jī)器”,而是一個(gè)具有智能判斷功能的“人”。