淺談自動壓磚機與機器人之間的通信

許健文 彭釗明

摘 要：本文重點論述了自動壓磚機與機器人之間的通信方法，詳細介紹了自動壓磚機與機器人通信所需的連接信號及其定義。

關鍵詞：自動壓磚機;機器人;通信信號;PLC系統

1 前 言

自動壓磚機是對均勻粉料施加一定壓力，使其形成磚坯的高效自動化生產設備，是粉料壓制成型的核心設備，一般需要布料、取磚等設備配合組成全自動化生產線。近年來，工廠生產智能化、自動化要求越來越高，一方面要求生產效率高，一方面又要求產品能實現柔性化生產。為滿足此種變化趨勢，選用機器人作為自動壓磚機的取磚配套設備，將會是一個很好的選擇。當選用機器人作為壓機配套設備，勢必會涉及到壓機系統與機器人系統如何協調工作的問題，本文將專門論述壓機與機器人之間的通信。

2 自動壓磚機與機器人的通信方法

本文所說的自動壓磚機采用PLC為控制核心，搭配觸摸屏作為人機交互界面，目前機器人與自動壓磚機通信方法主要有以下3種。

2.1 采用“I/O點”硬連接線方式

這是最常用的一種通信方式，也是機器人標配的通信模式，自動壓磚機與機器人通信依靠傳輸DC24V信號的電纜線。壓機的PLC系統直接接收機器人發出的DC24V信號，此通信方式優點是簡單可靠，直觀方便，即使機器人系統出現意外停電等情況，壓機系統依然能夠單獨操作，而不會出現通信故障，缺點是當需要通信的信號較多時，系統所需的實物連接線也需要較多。

2.2 采用現場總線的通信方式

采用現場總線方式通信，主要有PROFIBUS、Modbus等RS485串行通信協議，自動壓磚機與機器人通信依靠通信電纜。壓機的PLC系統直接識別機器人的通信地址，此通信方式優點是配置靈活，連接線少，特別適合需要較多通信信號的情況，缺點是因為PLC系統是通過GSD文件識別機器人的地址，PLC程序組態包含機器人部分，如果機器人系統出現意外停電等情況，壓機的PLC系統會出現通信故障，壓機系統在短時間內無法單獨操作。

2.3 采用工業以太網的連接方式

采用工業以太網通信，主要有PROFINET、EtherCAT等以太網通信協議，自動壓磚機與機器人通信依靠網線。壓機的PLC系統直接識別機器人的IP地址，此通信方式優點是通信速度快，連接線少，特別適合要求較多、較快通信信號的情況，缺點是壓機PLC系統需要支持工業以太網協議。

機器人廠家是通過配置不同的通信卡，控制系統增加相應的通信協議內容來實現以上3種不同的通信方式，因此選用哪一種通信方式，首先要充分考慮到本身壓機PLC系統的組態，然后找機器人廠家確定具體通信配置。

3 自動壓磚機與機器人通信信號定義

壓機與機器人通信信號分為機器人輸出信號、機器人輸入信號即對應壓機輸入信號和壓機輸出信號。因為各種自動壓磚機實際工況各不相同，具體通信信號數量還要根據工藝要求適當增加，本文只列出壓機與機器人之間最基本的通信信號及其定義。

3.1機器人輸出信號（對應壓機輸入信號）

a.機器人程序運行中

b.機器人程序暫停中

c.機器人有故障

d.機器人在原點位置

e.機器人在安全區域

f.機器人取磚完成

g.機器人碼垛完成

3.2 機器人輸入信號（對應壓機輸出信號）

a.機器人程序暫停

b.機器人報警復位

c.機器人程序暫停后繼續

d.機器人程序啟動

e.機器人程序停止

f.機器人運行夾磚

g.壓機運動部件處于安全位置

4 壓機與機器人通信具體事例

以下采用發那科機器人，觸摸屏作為壓機的人機界面，采用I/O點通信來做一個具體實例講解，整個工作流程主要是壓機負責壓磚，機器人負責碼磚。通過壓機觸摸屏來同時操作壓機與機器人。

4.1 壓機與機器人協同工作布局

4.2 發那科機器人通信參數設置

發那科機器人通信設置主要是通過示教器，將已經定義好的輸入輸出端子，一一映射到壓機程序上自定義功能的I/O端子上，定義好的輸入輸出端子功能無法更改，我們只需要了解清楚端子對應的功能定義即可，具體如圖2、圖3。

4.3 連接I/O點接線板信號

將發那科配置的I/O點接線板信號連接到壓機PLC系統，具體如圖4。

4.4 組態通信畫面

在壓機觸摸屏上組態好通信畫面，具體參數如圖5。

完成以上步驟后，壓機與機器人的通信工作基本完成，通過壓機觸摸屏可以清楚了解到機器人程序的運行情況，并在觸摸屏上實現機器人程序的外部啟動、暫停、暫停后繼續、停止等功能，在正常生產過程中，客戶只需要通過壓機觸摸屏就能方便修改壓機參數，同時監控機器人動作。

5 結 語

綜合以上論述，本文所講的壓機與機器人通信內容，適用于各種不同種類的自動壓磚機與機器人配合，通過將機器人信號集成到壓機PLC系統，再將壓機系統連接到智能數據采集系統，壓機與機器人的實時信息就能自動鏈接到客戶的ERP生產系統或者通過工業以太網，將設備當前運行狀況傳送到客戶的ipad或手機上實現隨時隨地監控。

參考文獻

[1] 發那科機器人培訓教材.上海發那科（fanuc）機器人有限公司.

[2] 廖常初.大中型PLC應用教程[M].機械工業出版社，2005.2.

[3] 王文，周蘇，涂嘉慶.人機界面設計[M].科學出版社，2011.8.