自動生產線交互信號分析與應用

張峰 劉義強

通用技術集團大連機床有限責任公司 遼寧大連 116063

隨著工業技術發展，工業機器人自動化生產線已成為自動化集成裝備的主流及發展方向。根據生產線的布局的不同，直線型布局的可以用桁架機器人作為生產線的裝料與卸料機構；星型布局的加工單元可以用關節機器人作為生產線的裝料與卸料機構。無論是哪種規模的生產線，設備之間的通訊方式和信號的交互是不可缺少的。

1 數控機床常用通訊方式

為了更好的協調桁架機器人與數控機床的工作，就需要建立機器人和數控機床之間安全可靠的通訊機制[1]。常見的有modbus通訊協議、RS-232通訊協議、RS-485通訊協議、HART通訊協議等等。

在實際應用時我們的控制網絡的應用概括地說就是兩條線，一條以 profibus 總線和工業以太網網絡以及 as-i 接口組成的第一條線 ；另一條以 PPI、MPI 和點對點接口為控制網絡的另一條線，是專用的通訊網絡控制[2]。在選擇將要使用的控制網絡時，要了解自身需要網絡的具體類型，對于通訊網絡的傳輸速率，傳輸距離和傳輸容量方面有要求的應該著重選擇我們整理出來的第一條線，其中包括 profibus 總線和工業以太網網絡以及 as-i 接口，這三種選擇在通訊網絡的傳輸速率，傳輸距離和傳輸容量三個方面更加優秀，而且功能豐富，但是有利也有弊，這三個選擇需要使用者添加一些軟硬件設備，成本略高。而第二條線中的三個選擇包括的 PPI、MPI 和點對點接口中，其資金投入相對于第一條線成本略低，但性能較之遜色不少，而且操作性不高[3]。

2 交互信號分析

在整條生產線的運行過程中，數控機床與桁架機器人的狀態是動態變化的，需要通過采集狀態信息，無論才有哪種通訊方式，狀態采集的交互信號歸結為如圖1所示：

圖1 生產線交互信號

根據圖1生產線交互信號，確定信號動作的時序：①生產線所有設備開機聯機動作前準備；②準備完成后，切換到聯機模式；③數控機床上料向機器人發出上料請求信號；④機器人獲得上料請求信號；⑤機械手到達夾具位置后指令數控機床夾具夾緊；⑥數控機床夾具夾緊完成后通知機械手可以離開；⑦機器人離開數控機床內部，通知數控機床上料完成，數控機床開始循環啟動；⑧機床自動加工，加工完成后，再次發出上料。

3 數控機床PMC控制

根據數控機床PMC控制邏輯，和信號動作時序的分析，確定桁架機器人的控制邏輯，如圖2所示：

圖2

從圖2中可以看到，R0000.1與 R0000.3 為數控機床呼叫卸料與裝料，觸發用戶程序接口信號G0054.0與G0054.1；R0002.0與 R0002.1為數控機床告知夾具松開和夾緊完成，R0000.2與R0000.4為機器人告知機床卸料和裝料完成，通過M13，M12觸發，R0000.5與 R0000.7為機器人告知機床夾具松開和夾緊，通過M11，M10觸發。

4 桁架機器人動作程序

根據自動裝卸料的動作要求，桁架機器人的動作NC程序可以按以下步驟編寫：①判斷裝卸請求，卸料請求跳轉到②，裝料請求跳轉到③；②執行機器人移動到數控機床夾具位置，指令機床松開工件，機器人夾緊工件，完成，跳轉至①；③執行機器人移動到毛坯工件位置，指令機械手夾緊工件，移動到數控機床夾具位置，指令機床夾緊工件，機器人松開工件，機器人移動到安全位置，裝料動作完成，跳轉至①。

5 結語

通過調試發那科數控系統控制的生產線，證明了邏輯程序和NC程序編制的正確性。其中提高數控機床與外圍設備的通訊速度與穩定性，也必將成為未來數控機床生產線技術的發展方向。