基于FMS的機器人與數控機床的控制策略

張松林

摘 要：該文主要是提出三菱機器人、數控機床及西門子PLC的組合控制策略及實施，實現PLC網絡控制，機器人精度操作及數控加工的無人化的工業加工流程，提高了企業的自動化水平、加工精度及加工效率。

關鍵詞：FMS 三菱機器人 機器人與數控 控制策略

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0044-01

目前，FMS（柔性制造系統）是一組自動化工業設備、數控機床等有機結合的一套完整的系統，由于其系統的靈活性及工業控制不斷發展的要求，該設備在工業控制中的地位越來越高。隨著人力成本的上升，與其他新興經濟體的競爭加劇，我國企業轉向以技術提高生產率，工業機器人也就不斷的進入到工業加工領域，據2013年統計，中國購買的機器人占全球的1/5（36560臺），首度超過日本，同比增長60%。可想而知機器人的應用越來越重要，所以本文就三菱機器人與數控機床及西門子PLC的組合策略進行分析及實施方案。

1 方案論證

整體設計方案如圖1。

上位機發出指令給PLC后由PLC對數控1、數控2及機器人進行協調操作，實現無人化流程作業，并能提高效率和加工質量。若數控加工工位比較少可以采用機器人和數控直接聯系的方式，但該方法的聯網難度比較大，可擴展性差，所以建議采用機器人和數控工位的聯絡用PLC來中轉并能提供上位機相關系統工作信息及下位機的控制點。上位機通過以太網對PLC發出加工指令，PLC收到指令后通過伺服電機控制滑軌運動到零點位置，復位三菱機器人開始做加工準備。

2 硬件設計

根據上面的方案采用圖2的硬件設計和選型。

Wincc組態通過TCP/IP和帶有CP243模塊的西門子PLC226xp通信，并通過PLC來與運動滑軌，機器人，數控車床及數控銑床通信來完成整個的加工過程，該設備的加工精度依靠數控，該系統的機器人主要是替代人的工作崗位。

3 軟件的設計

三菱機器人RV-3sd-S70的編程環境采用簡單易編程的MELFA-BASIC-V語言。程序的設計主要包含PLC的通信信息處理及控制程序，車床的準備和完成加工的信號輸出程序及機器人程序，車床及PLC進入我國比較早并比較成熟，本文就PLC及車床的程序不在贅述，重點解析下機器人的程序。機器人從程序到自動化運行為止一般是按照以下7步完成：

（1）確定機器人的動作順序—— 確定機器人的動作位置；（2）確定動作位置的名稱—— 確定機器人的動作位置變量名；（3）確定輸入輸出信號的功能編號—— 確定連接和連鎖信號的編號；（4）創建程序—— 使用T/B進行程序的輸入、創建等；（5）位置的示教—— 將程序中使用的位置數據示教至機器人中；（6）調試—— 通過單步運行確定機器人的動作是否正確并修改；（7）自動運行—— 自動運行程序。

通過上面的步驟就能調試完成軟件部分內容，針對該文機器人的程序主要有主程序就4個子程序完成整個流程（所有的P點坐標都是通過示教模式讀取）。

主程序代碼如下：

Ovrd 30'30%的運動速度；HOpen 1 '打開機器手爪；Mov p0'移動到初始位置（零點）；M_Out（17）=1'機器人準備完成；*loop跳轉位置名稱；Mov p0確定移動到初始位置；M_Out（17）=1'機器人準備完成；If M_In（24）=1 Then *cheshang '車床上料；If M_In（9）=1 Then *fanzhuan '車床第一次加工完成，進行第二次加工；If M_In（8）=1 Then *chexia '車床下料；If M_In（25）=1 Then *xishang '銑床上料；If M_In（12）=1 Then *xixia '銑床下料；GoTo *loop 跳轉到*loop位置進行重復子程序主要有*cheshang，*fanzhuan，*chexia，*xishang組成，*cheshang及*xixia完成，它的工作過程是工件到位是發給機器人24號輸入信號，機器人按照這個程序放置到車床夾具上加工。完成后車床發出信號給機器人9號輸入后執行*fanzhuan來實現工件翻轉后放入夾具再次加工；翻轉加工完成車床發出信號給機器人8號輸入，機器人就開始執行*chexia子程序，它是完成把工件重車床送到傳送帶上送至銑床位置附近；工件到銑床位置時就發出信號給其家人25號輸入，機器人就開始吧工件送到銑床夾具上加工；加工完成發出信號給機器人12號輸入，機器人就執行*xixia程序把工件重新送到傳送帶，后由傳送帶入庫，完成整個加工過程后機器人程序回到*loop位置機械重復上述過程。

4 結語

機器人實際上不僅是一個高精度的執行機構，它也是能采集及輸出的一個控制設備。在該FMS系統中，機器人在該設備里主要是起到精度搬運及操作工作，通過機器人的使用就可以提高設備的使用效率及工作精度并能保證工件的質量。雖然目前機器人的價格較高，在工業控制中還未大面積普及，但其未來前景很好，上海將在未來幾年里逐漸加大對機器人的應用。

參考文獻

[1] 三菱電機開發出可在托盤上排列散裝部件的機器人系統[J].物流技術：裝備版，2011（11）：89-89.

[2] 王俊明，蘇記華，薄昌盛，等.基于PLC和CC-Link總線的工業機器人控制的實現[J].自動化技術與應用，2013，32（7）：44-47.

[3] 顧碩.三菱電機機器人：為機器人的發展貢獻力量[J].自動化博覽，2013（1）：46.DOI：10.3969/j.issn.1003-0492.2013.01.020.endprint

摘 要：該文主要是提出三菱機器人、數控機床及西門子PLC的組合控制策略及實施，實現PLC網絡控制，機器人精度操作及數控加工的無人化的工業加工流程，提高了企業的自動化水平、加工精度及加工效率。

關鍵詞：FMS 三菱機器人 機器人與數控 控制策略

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0044-01

目前，FMS（柔性制造系統）是一組自動化工業設備、數控機床等有機結合的一套完整的系統，由于其系統的靈活性及工業控制不斷發展的要求，該設備在工業控制中的地位越來越高。隨著人力成本的上升，與其他新興經濟體的競爭加劇，我國企業轉向以技術提高生產率，工業機器人也就不斷的進入到工業加工領域，據2013年統計，中國購買的機器人占全球的1/5（36560臺），首度超過日本，同比增長60%。可想而知機器人的應用越來越重要，所以本文就三菱機器人與數控機床及西門子PLC的組合策略進行分析及實施方案。

1 方案論證

整體設計方案如圖1。

上位機發出指令給PLC后由PLC對數控1、數控2及機器人進行協調操作，實現無人化流程作業，并能提高效率和加工質量。若數控加工工位比較少可以采用機器人和數控直接聯系的方式，但該方法的聯網難度比較大，可擴展性差，所以建議采用機器人和數控工位的聯絡用PLC來中轉并能提供上位機相關系統工作信息及下位機的控制點。上位機通過以太網對PLC發出加工指令，PLC收到指令后通過伺服電機控制滑軌運動到零點位置，復位三菱機器人開始做加工準備。

2 硬件設計

根據上面的方案采用圖2的硬件設計和選型。

Wincc組態通過TCP/IP和帶有CP243模塊的西門子PLC226xp通信，并通過PLC來與運動滑軌，機器人，數控車床及數控銑床通信來完成整個的加工過程，該設備的加工精度依靠數控，該系統的機器人主要是替代人的工作崗位。

3 軟件的設計

三菱機器人RV-3sd-S70的編程環境采用簡單易編程的MELFA-BASIC-V語言。程序的設計主要包含PLC的通信信息處理及控制程序，車床的準備和完成加工的信號輸出程序及機器人程序，車床及PLC進入我國比較早并比較成熟，本文就PLC及車床的程序不在贅述，重點解析下機器人的程序。機器人從程序到自動化運行為止一般是按照以下7步完成：

（1）確定機器人的動作順序—— 確定機器人的動作位置；（2）確定動作位置的名稱—— 確定機器人的動作位置變量名；（3）確定輸入輸出信號的功能編號—— 確定連接和連鎖信號的編號；（4）創建程序—— 使用T/B進行程序的輸入、創建等；（5）位置的示教—— 將程序中使用的位置數據示教至機器人中；（6）調試—— 通過單步運行確定機器人的動作是否正確并修改；（7）自動運行—— 自動運行程序。

通過上面的步驟就能調試完成軟件部分內容，針對該文機器人的程序主要有主程序就4個子程序完成整個流程（所有的P點坐標都是通過示教模式讀取）。

主程序代碼如下：

Ovrd 30'30%的運動速度；HOpen 1 '打開機器手爪；Mov p0'移動到初始位置（零點）；M_Out（17）=1'機器人準備完成；*loop跳轉位置名稱；Mov p0確定移動到初始位置；M_Out（17）=1'機器人準備完成；If M_In（24）=1 Then *cheshang '車床上料；If M_In（9）=1 Then *fanzhuan '車床第一次加工完成，進行第二次加工；If M_In（8）=1 Then *chexia '車床下料；If M_In（25）=1 Then *xishang '銑床上料；If M_In（12）=1 Then *xixia '銑床下料；GoTo *loop 跳轉到*loop位置進行重復子程序主要有*cheshang，*fanzhuan，*chexia，*xishang組成，*cheshang及*xixia完成，它的工作過程是工件到位是發給機器人24號輸入信號，機器人按照這個程序放置到車床夾具上加工。完成后車床發出信號給機器人9號輸入后執行*fanzhuan來實現工件翻轉后放入夾具再次加工；翻轉加工完成車床發出信號給機器人8號輸入，機器人就開始執行*chexia子程序，它是完成把工件重車床送到傳送帶上送至銑床位置附近；工件到銑床位置時就發出信號給其家人25號輸入，機器人就開始吧工件送到銑床夾具上加工；加工完成發出信號給機器人12號輸入，機器人就執行*xixia程序把工件重新送到傳送帶，后由傳送帶入庫，完成整個加工過程后機器人程序回到*loop位置機械重復上述過程。

4 結語

機器人實際上不僅是一個高精度的執行機構，它也是能采集及輸出的一個控制設備。在該FMS系統中，機器人在該設備里主要是起到精度搬運及操作工作，通過機器人的使用就可以提高設備的使用效率及工作精度并能保證工件的質量。雖然目前機器人的價格較高，在工業控制中還未大面積普及，但其未來前景很好，上海將在未來幾年里逐漸加大對機器人的應用。

參考文獻

[1] 三菱電機開發出可在托盤上排列散裝部件的機器人系統[J].物流技術：裝備版，2011（11）：89-89.

[2] 王俊明，蘇記華，薄昌盛，等.基于PLC和CC-Link總線的工業機器人控制的實現[J].自動化技術與應用，2013，32（7）：44-47.

[3] 顧碩.三菱電機機器人：為機器人的發展貢獻力量[J].自動化博覽，2013（1）：46.DOI：10.3969/j.issn.1003-0492.2013.01.020.endprint

摘 要：該文主要是提出三菱機器人、數控機床及西門子PLC的組合控制策略及實施，實現PLC網絡控制，機器人精度操作及數控加工的無人化的工業加工流程，提高了企業的自動化水平、加工精度及加工效率。

關鍵詞：FMS 三菱機器人 機器人與數控 控制策略

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0044-01

目前，FMS（柔性制造系統）是一組自動化工業設備、數控機床等有機結合的一套完整的系統，由于其系統的靈活性及工業控制不斷發展的要求，該設備在工業控制中的地位越來越高。隨著人力成本的上升，與其他新興經濟體的競爭加劇，我國企業轉向以技術提高生產率，工業機器人也就不斷的進入到工業加工領域，據2013年統計，中國購買的機器人占全球的1/5（36560臺），首度超過日本，同比增長60%。可想而知機器人的應用越來越重要，所以本文就三菱機器人與數控機床及西門子PLC的組合策略進行分析及實施方案。

1 方案論證

整體設計方案如圖1。

上位機發出指令給PLC后由PLC對數控1、數控2及機器人進行協調操作，實現無人化流程作業，并能提高效率和加工質量。若數控加工工位比較少可以采用機器人和數控直接聯系的方式，但該方法的聯網難度比較大，可擴展性差，所以建議采用機器人和數控工位的聯絡用PLC來中轉并能提供上位機相關系統工作信息及下位機的控制點。上位機通過以太網對PLC發出加工指令，PLC收到指令后通過伺服電機控制滑軌運動到零點位置，復位三菱機器人開始做加工準備。

2 硬件設計

根據上面的方案采用圖2的硬件設計和選型。

Wincc組態通過TCP/IP和帶有CP243模塊的西門子PLC226xp通信，并通過PLC來與運動滑軌，機器人，數控車床及數控銑床通信來完成整個的加工過程，該設備的加工精度依靠數控，該系統的機器人主要是替代人的工作崗位。

3 軟件的設計

三菱機器人RV-3sd-S70的編程環境采用簡單易編程的MELFA-BASIC-V語言。程序的設計主要包含PLC的通信信息處理及控制程序，車床的準備和完成加工的信號輸出程序及機器人程序，車床及PLC進入我國比較早并比較成熟，本文就PLC及車床的程序不在贅述，重點解析下機器人的程序。機器人從程序到自動化運行為止一般是按照以下7步完成：

（1）確定機器人的動作順序—— 確定機器人的動作位置；（2）確定動作位置的名稱—— 確定機器人的動作位置變量名；（3）確定輸入輸出信號的功能編號—— 確定連接和連鎖信號的編號；（4）創建程序—— 使用T/B進行程序的輸入、創建等；（5）位置的示教—— 將程序中使用的位置數據示教至機器人中；（6）調試—— 通過單步運行確定機器人的動作是否正確并修改；（7）自動運行—— 自動運行程序。

通過上面的步驟就能調試完成軟件部分內容，針對該文機器人的程序主要有主程序就4個子程序完成整個流程（所有的P點坐標都是通過示教模式讀取）。

主程序代碼如下：

Ovrd 30'30%的運動速度；HOpen 1 '打開機器手爪；Mov p0'移動到初始位置（零點）；M_Out（17）=1'機器人準備完成；*loop跳轉位置名稱；Mov p0確定移動到初始位置；M_Out（17）=1'機器人準備完成；If M_In（24）=1 Then *cheshang '車床上料；If M_In（9）=1 Then *fanzhuan '車床第一次加工完成，進行第二次加工；If M_In（8）=1 Then *chexia '車床下料；If M_In（25）=1 Then *xishang '銑床上料；If M_In（12）=1 Then *xixia '銑床下料；GoTo *loop 跳轉到*loop位置進行重復子程序主要有*cheshang，*fanzhuan，*chexia，*xishang組成，*cheshang及*xixia完成，它的工作過程是工件到位是發給機器人24號輸入信號，機器人按照這個程序放置到車床夾具上加工。完成后車床發出信號給機器人9號輸入后執行*fanzhuan來實現工件翻轉后放入夾具再次加工；翻轉加工完成車床發出信號給機器人8號輸入，機器人就開始執行*chexia子程序，它是完成把工件重車床送到傳送帶上送至銑床位置附近；工件到銑床位置時就發出信號給其家人25號輸入，機器人就開始吧工件送到銑床夾具上加工；加工完成發出信號給機器人12號輸入，機器人就執行*xixia程序把工件重新送到傳送帶，后由傳送帶入庫，完成整個加工過程后機器人程序回到*loop位置機械重復上述過程。

4 結語

機器人實際上不僅是一個高精度的執行機構，它也是能采集及輸出的一個控制設備。在該FMS系統中，機器人在該設備里主要是起到精度搬運及操作工作，通過機器人的使用就可以提高設備的使用效率及工作精度并能保證工件的質量。雖然目前機器人的價格較高，在工業控制中還未大面積普及，但其未來前景很好，上海將在未來幾年里逐漸加大對機器人的應用。

參考文獻

[1] 三菱電機開發出可在托盤上排列散裝部件的機器人系統[J].物流技術：裝備版，2011（11）：89-89.

[2] 王俊明，蘇記華，薄昌盛，等.基于PLC和CC-Link總線的工業機器人控制的實現[J].自動化技術與應用，2013，32（7）：44-47.

[3] 顧碩.三菱電機機器人：為機器人的發展貢獻力量[J].自動化博覽，2013（1）：46.DOI：10.3969/j.issn.1003-0492.2013.01.020.endprint