黃東， 蘇磊

（寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司,陜西 寶雞721000）

0 引 言

本文在CC-Link通信總線的基礎(chǔ)上，依托PLC、數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人為載體，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料生產(chǎn)線的通信控制功能。同時(shí)通過HMI顯示屏顯示通信狀態(tài)及I/O狀態(tài)，便于觀測(cè)及查找問題。整條自動(dòng)線以三菱PLC為主站，數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)和機(jī)器人為從站，機(jī)床及機(jī)器人為從站載體，以專用通信模塊進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送及接收，實(shí)現(xiàn)信號(hào)出入的同時(shí)進(jìn)行。以PLC為主控，以其他設(shè)備為從站，CC-Link總線協(xié)議通信的組合方式是現(xiàn)在比較成熟的自動(dòng)化控制方式，其使用簡(jiǎn)單，節(jié)省成本，又能提供高速大容量的數(shù)據(jù)通信，能夠?qū)⑵涓鞣NIO功能（邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、測(cè)量應(yīng)用和過程控制等）融合在一起，有著廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

1 硬件配置

1）表1為整條自動(dòng)線中主要通信相關(guān)的電氣控制單元；檢測(cè)部分的傳感器及控制部分的電磁閥為I/O信號(hào)傳輸，PLC進(jìn)行信號(hào)處理后再通過CC-Link將信號(hào)傳輸至機(jī)床及機(jī)器人等具體設(shè)備。

2）圖1為整條自動(dòng)線中主要設(shè)備及其布局，其中機(jī)床使用發(fā)那科系統(tǒng)，機(jī)器人配置外部第七軸，位于平行于機(jī)床位置前后移動(dòng)，機(jī)器人本體用伺服電動(dòng)機(jī)控制，上下料道使用單獨(dú)PLC進(jìn)行控制，與總控用I/O信號(hào)通信。抽檢臺(tái)直接與總控PLC本體輸入接通，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程中對(duì)任一工序加工產(chǎn)品的抽檢，同時(shí)可將抽檢合格的產(chǎn)品放回并進(jìn)行下一工序的加工。

表1 硬件配置表

圖1 總體布局圖

2 運(yùn)行流程及主程序

2.1 自動(dòng)線運(yùn)行流程

機(jī)器人從毛坯料庫抓取1件毛坯放置到待料臺(tái)1號(hào)位置→一序機(jī)床加工完成后機(jī)器人取半成品且傾斜工件，清理內(nèi)孔切削液及鐵屑，然后放入待料臺(tái)2號(hào)位置→機(jī)床關(guān)門，清理夾具鐵屑→機(jī)器人抓取待料臺(tái)1號(hào)位置毛坯，給一序機(jī)床上料（OP10機(jī)床開始加工）→機(jī)器人從待料臺(tái)2號(hào)位置抓取半成品放入二序機(jī)床（OP20機(jī)床開始加工）→機(jī)器人從毛坯料庫抓取1件毛坯放到待料臺(tái)1號(hào)位置→一序機(jī)床加工完成后機(jī)器人取半成品且傾斜工件，清理內(nèi)孔切削液及鐵屑，然后放入待料臺(tái)2號(hào)位置→機(jī)器人從二序機(jī)床取成品傾倒鐵屑和切削液，完成后放置到待料臺(tái)3號(hào)位置→機(jī)床關(guān)門清理夾具鐵屑→機(jī)器人抓取待料臺(tái)2號(hào)位置半成品放入二序機(jī)床（OP20機(jī)床開始加工）→機(jī)器人從毛坯料庫抓取1件毛坯放置到待料臺(tái)1號(hào)位置（依次循環(huán)）。

2.2 機(jī)器人運(yùn)行主程序

由于所有運(yùn)行程序較長(zhǎng)且多為機(jī)器人點(diǎn)位運(yùn)行程序，所以此處只給出主程序中邏輯判斷部分，不含子程序及其他程序。括號(hào)中漢字為程序注釋，不影響程序運(yùn)行。

LBL[10000];

IF (F[4：首次上料標(biāo)志位]=ON AND F[5：首次上料完成]=OFF),JMP LBL[1];

IF ((R[8：儲(chǔ)物臺(tái)2]=2 AND DI[67：允許抽檢一序一]=ON) OR (DI[71：允許抽檢一序放回] AND ! DI[95：儲(chǔ)物2有料])),JMP LBL[8];

IF ((R[8：儲(chǔ)物臺(tái)2]=3 AND DI[68：允許抽檢一序二]=ON) OR (DI[71：允許抽檢一序放回] AND ! DI[95：儲(chǔ)物2有料])),JMP LBL[8];

IF ((R[8：儲(chǔ)物臺(tái)2]=4 AND DI[69：允許抽檢一序三]=ON) OR (DI[71：允許抽檢一序放回] AND ! DI[95：儲(chǔ)物2有料])),JMP LBL[8];

IF ((R[9：儲(chǔ)物臺(tái)3]=2 AND DI[70：允許抽檢二序]=ON) OR (DI[72：允許抽檢二序放回] AND ! DI[96：儲(chǔ)物3有料])),JMP LBL[9];

IF (((DI[56：二序機(jī)床允許下料] AND !DI[96：儲(chǔ)物3有料]) OR (DI[55：二序機(jī)床允許上料] AND DI[95：儲(chǔ)物2有料])) AND ! DI[104：二序禁用]),JMP LBL[6];

IF (DI[104：二序禁用] AND DI[95：儲(chǔ)物2有料]),JMP LBL[10];

IF (! DI[94：儲(chǔ)物1有料] AND ! F[3：清空物料標(biāo)志]),JMP LBL[1];

IF (((DI[94：儲(chǔ)物1有料] AND DI[7：一序一機(jī)床允許上料]) OR(DI[8：一序一機(jī)床允許下料] AND ! DI[95：儲(chǔ)物2有料])) AND ! DI[101：一序一禁用]),JMP LBL[3];

IF (((DI[94：儲(chǔ)物1有料] AND DI[23：一序二機(jī)床允許上料]) OR(DI[24：一序二機(jī)床允許下料] AND ! DI[95：儲(chǔ)物2有料])) AND ! DI[102：一序二禁用]),JMP LBL[4];

IF (((DI[94：儲(chǔ)物1有料] AND DI[39：一序三機(jī)床允許上料]) OR (DI[40：一序三機(jī)床允許下料] AND ! DI [95： 儲(chǔ)物2有料])) AND ! DI[103：一序三禁用]),JMP LBL[5];

IF (DI[96：儲(chǔ)物3有料] AND DI[66：下料庫允許放料]),JMP LBL[7];

JMP LBL[10000]

3 CC-Link 遠(yuǎn)程設(shè)備功能設(shè)置

3.1 機(jī)床部分設(shè)置

設(shè)置步驟如下：1) 按下“SYSTEM”鍵；2) 按右擴(kuò)展鍵，找到“CCLink/REMOTE”；3) 按下“CCLink/REMOTE”軟 鍵，“SETTING” 或“MONITOR” 出 現(xiàn)；4) 按 下“SETTING”軟鍵，顯示設(shè)置畫面；5) 移動(dòng)光標(biāo)到需要設(shè)置的項(xiàng)目，輸入?yún)?shù)。機(jī)床設(shè)置畫面如圖2所示。

圖2 機(jī)床設(shè)置畫面圖

3.2 機(jī)器人部分設(shè)置

依次按下MENU→6/SETUP→F1/TYPE→CC-Link。

進(jìn)入界面后將相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置為圖3所示，機(jī)器人對(duì)應(yīng)每臺(tái)機(jī)床按位分配地址，每臺(tái)機(jī)床分配16入和16出，不占用機(jī)器人內(nèi)部I/O。

4 梯形圖及觸摸屏界面設(shè)計(jì)

4.1 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)設(shè)計(jì)

1)圖4為網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)畫面，該畫面顯示各設(shè)備之間CCLink通信狀態(tài)，畫面中箭頭所示線為實(shí)際CC-Link通信線纜連接路線，當(dāng)任意設(shè)備處于關(guān)機(jī)或未連接時(shí)，畫面顯示通信斷開，該設(shè)備紅燈點(diǎn)亮；當(dāng)設(shè)備連接正常時(shí)，顯示通信連接，該設(shè)備綠燈點(diǎn)亮。任何一臺(tái)機(jī)床人工禁止后，機(jī)器人在上下料時(shí)會(huì)跳過該設(shè)備，不影響整個(gè)自動(dòng)線的運(yùn)行加工。

2)圖5為CC-Link連接梯形圖，每個(gè)站的鏈接狀態(tài)最終在界面顯示。

圖3 機(jī)器人設(shè)置圖

表2 項(xiàng)目描述表

圖4 CC-Link網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)圖

4.2 I/O監(jiān)控

圖5 CC-Link連接梯形圖

圖6 機(jī)床I/O監(jiān)控圖

1)圖6為機(jī)床一序一的I/O監(jiān)控畫面顯示單體設(shè)備具體I/O狀態(tài)，I/O有輸入輸出時(shí)該信號(hào)點(diǎn)亮。也可以在操作界面里點(diǎn)擊查看其它設(shè)備的I/O狀態(tài)，I/O包含PLC中直接接線部分及CC-Link分配的地址。系統(tǒng)中所有的交互信號(hào)都可以在屏幕顯示，直觀可見每個(gè)信號(hào)的接通及其功能情況，機(jī)床的輸入對(duì)應(yīng)機(jī)器人的輸出，機(jī)床的輸出對(duì)應(yīng)機(jī)器人的輸入，本文通過PLC將信號(hào)對(duì)接，以方便觀測(cè)及控制。

2) 圖7為機(jī)器人與機(jī)床一序一卡盤夾緊檢測(cè)的交互梯形圖，其他信號(hào)的梯形圖與之類似。

圖7 機(jī)器人與機(jī)床交互梯形圖

5 結(jié) 論

機(jī)床自動(dòng)上下料自動(dòng)線運(yùn)行的關(guān)鍵是穩(wěn)定的工件裝夾、穩(wěn)定的信號(hào)檢測(cè)與傳輸、穩(wěn)定的機(jī)床加工，任何一個(gè)環(huán)節(jié)有問題都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)自動(dòng)線的運(yùn)行故障，需要每個(gè)環(huán)節(jié)精確配合，設(shè)計(jì)并實(shí)施的該自動(dòng)線完美解決了諸多困難，目前實(shí)際使用效果良好，已經(jīng)批量生產(chǎn)加工產(chǎn)品。