吳金旭　高其虎　陳爭光　畢平安　李陽

摘 要：隨著工業(yè)機器人的迅速發(fā)展，工業(yè)制造越來越智能化，越來越多的機器人應用于各種行業(yè)，機器人代替工人勞作勢在必行。機器人設備維修人員需求量也變得越來越大。論文主要研討UBC噴涂機器人（NACHI MC350）基本硬件組成，如何進行現場總線網絡配置及地址分配以及讓機器人實現外部啟動所需的核心邏輯步序。

關鍵詞：機器人硬件;網絡通訊配置;機器人外部啟動

中圖分類號：TP242.2 ?文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）03-165-03

1 那智機器人系統(tǒng)介紹

1.1 那智機器人基本硬件組成

涂裝車間設備自動化占有率為95%，UBC工藝采用涂膠機器人操作。機器人主要由本體（機器人控制柜、示教編程、機構軸）、涂膠伺服槍、涂膠控制器以及外部氣動閥島控制站、滑臺，其中NAHI機器人采用的三相200V50HZ電源，故在通用380V電力網進行變壓，機器人控制柜主要有控制主板，插裝的有CPU板卡、通訊板卡、安全及多功能控制板;動力部分由一塊驅動板控制，可同時控制8個軸的伺服放大器動作輸出，還包含有對伺服電機編碼器的數據處理以及電機抱閘的控制，現場應用中除機器人本體6軸外，機器人伺服涂膠槍軸以及底座滑臺移動軸作為第7、8軸均由驅動板控制。

1.2 那智機器人外接通訊設備

為了滿足自動化生產，涂膠機器人（作為從站）與上位機PLC進行數據交互（接收PLC給出的動作指令以及反饋給PLC當前的狀態(tài)及動作需求），同時還要作為主站發(fā)送噴涂控制器（GRACO-PCF）的啟停指令及涂膠規(guī)范，接收GRACO工作站反饋信號并進行內部邏輯處理，以及對外部安全、閥島工作站的指令動作控制。（噴涂視覺系統(tǒng)直接反饋給PLC，由PLC發(fā)送給機器人相關指令）

1.3 機器人交互數據的通訊組件

NACHI機器人作為主、從站采用DEVICENET工業(yè)網絡通訊協(xié)議，上位機PLC應配置D網智能通訊模塊（本工廠使用的PLC品牌為歐姆龍，系列為NJ302，主機架配有3個DRM21的D網通訊模塊）;機器人電控柜內部通訊PCI板上安裝兩個D網適配通訊卡，通訊卡為HMS公司生產，型號為AX10-OP131-A（主站板卡），AX10-OP131-B（從站板卡）。

2 如何配網

2.1 機器人做主站

2.1.1 硬件配網

信息組信息轉移通路基板安裝在 CPU 單元的任意 PCI 插件板連接器上使用。請注意需要設定所安裝的“插件板連接器 ID（#1～#3）”。

第一步：將通訊適配卡（通訊卡選型一定要是主站卡）安裝在機器人主控柜通訊PCI板卡上，PCI板卡上有兩個插槽，分別用來安裝主、從適配卡;主、從卡的上下插槽位置可隨意選擇，但一經選定，對應的外圍主從設備配線應保證一致（HMS 公司制造的 DeviceNet 模塊上未使用撥碼開關，因此無需設定，默認主站站點地址為1）。將事先準備好的5芯Devicenet電纜插裝在通訊板卡上并在通訊線（白色&藍色）之間加裝100歐的色環(huán)電阻。

第二步：噴涂控制器柜內安裝歐姆龍分布式I/O模塊（型號為GTR21），站點號為2號站點，撥碼開關將SW2置ON。（21*1=2或00000010=2），將從機器人主站模塊出來的D網通訊線安裝在該從站通訊適配器上，并將D網網線再次引出。

第三步：在機器人安全、閥島排接線箱安裝歐姆龍分布式I/O模塊（型號為GTR21），站點號為3號站點，撥碼開關將SW1、SW2同時置ON。（21*1+20*1=3或00000011=3），將引出的D網網線安裝在該從站通訊適配器上，并在通訊線（白色&藍色）之間加裝100歐的色環(huán)電阻。

2.1.2 軟件組網

信號的分配位置取決于所使用的信息組信息轉移通路號碼，信息組信息轉移通路最多可以使用 4 個通路。但是4 個通路全部不使用時，可以使用未使用的通路的信號

主站適配模塊選擇為通路1，則對應的外部物理輸入點從X1000開始，外部物理輸出點從Y1000開始。機器人內部PLC的邏輯地址點從I0129、Y0129開始（X1000→I0129，O0129→Y1000）。

涂膠控制器通訊模塊為1byte輸入，2byte輸出（X1000- X1007→I0129-I0136，O0128-O0144→Y1000- Y1015）。

水汽排通訊模塊為2byte輸入，2byte輸出（X1008-X1023→I0161-I0176，O0160-O0176→Y1016-Y1031）。

2.2 機器人做從站

2.2.1 機器人硬件配網

機器人內部將通訊適配卡（通訊卡選型一定要是從站卡） 安裝在機器人主控柜通訊PCI板卡的另外一個插槽上，不需要對地址進行硬件撥碼（通過示教器進入信息組信息轉移通路選擇進行設置）。

2.2.2 PLC硬件配網

OMRON PLC通過DRM21智能通訊模塊與機器人柜內的通訊設配卡用DEVRICENET標準網線進行鏈接。

2.3 軟件組網

2.3.1 機器人網絡配置

從站適配模塊選擇為通路2，則對應的外部輸入點從X1512開始，外部物理輸出點從Y1512開始。這里每一臺機器人對應PLC都是唯一站點，PLC分別給每臺機器人分配16byte的地址范圍X1512-X1639→I0001-I0128，Y1512- Y1639→O0001-O0128。

2.3.2 PLC網絡配置

首先在通過OMRON的INTERGRATE軟件裝載機器人的EDS文件，這樣在PLC組態(tài)軟件中就能夠識別出機器人這個從站模塊，將機器人模塊嵌入D網網絡中，對機器人的地址進行分配，根據現場使用特性，一般分配16個BYTE的數據量進行信息交互。

2.4 機器人啟動

2.4.1 自動模式下如何啟動機器人

在正常生產的過程中，首先要滿足PLC與機器人均在自動模式狀態(tài)下，其中機器人要打在ROMOTE模式下。機器人想要啟動并執(zhí)行程序，首先是要對機器人進行伺服上電，當滿足外部無安全異常情況下（安全門、光柵、安全急停），PLC在自動模式下會自動給機器人DRIVE ON信號，機器人伺服上電完成（內部名稱為外部運轉準備投入），此信號為脈沖信號，當出現安全回路或機器人內部重大故障，DRIVE OFF置為1（外部運轉準備投入斷開），機器人瞬間伺服掉電，電機抱閘抱死，機器人會出現抖動情況。

2.4.2 自動模式下機器人如何啟動程序

機器人伺服上電完成后，PLC發(fā)MOVEABLE指令控制NACHI機器人的外部個別停止，正常運行時此信號為常ON狀態(tài)，當出現外部一般性故障或安全門請求進入時，MOVEENABLE信號斷電，如果機器人正在執(zhí)行軌跡，將減速停車，不在執(zhí)行運行指令。當MOVEENABLE信號為ON，首次上電時，按下啟動按鈕，PLC發(fā)送給機器人EX_START（外部啟動）信號，機器人接收到信號后開始啟動執(zhí)行用戶主程序（在這里機器人僅僅是程序開啟，但不會走實際的軌跡），機器人反饋給PLC請求其發(fā)送運行軌跡程序，PLC接收到請求程序號指令后，開始發(fā)送實際噴涂車型所對應的程序號，當機器人接收到程序號后仍然不會走軌跡，它再發(fā)將

收到的程序號反饋給PLC進行校驗，當PLC將發(fā)送和接收的程序號校驗成功后，發(fā)給機器人PRG_VALID信號，機器人接收到此信號后便開始執(zhí)行軌跡程序。

2.4.3 機器人再啟動

當現場出現機器人急?；蛲獠客Ｖ箷r，機器人的EX_ START信號被置為OFF。當機器人外部故障修復后，此時機器人已經在程序當中，但不在機械人原位，此時按下復位按鈕，機器人重新伺服上電，但機器人不會執(zhí)行程序，需要再次按下啟動按鈕，機器人才能夠二次啟動繼續(xù)工作，這里主要是根據機器人內部特性及安全因素考量，當機器人正常運行完成工序后不需要PLC再發(fā)發(fā)送伺服上電指令，機器人此時處于外部啟動開啟狀態(tài)但不執(zhí)行軌跡，此時段會一直發(fā)給PLC程序號請求，當上一工位的車型到達本工位且滿足外部條件后，PLC會發(fā)給機器人程序號，開始進入機器人的下一個軌跡運行循環(huán)。

3 結論

以上是利用奇瑞商用車河南有限公司30JPH涂裝UBC涂膠系統(tǒng)對NACHI噴涂機器人的通訊網絡配置功簡單介紹，文章描述過程中不免有不足之處，敬請同行給予指正。

參考文獻

[1] 王建.維修電工（技師、高級技師）考前輔導北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2] 饒顯軍.工業(yè)機器人操作、編程及調試維護培訓教程北京：機械工業(yè)出版社.