淺談ABB噴涂機器人降級模式的應用

徐家勁 趙丕武

摘 要：本文主要介紹ABB噴涂機器人降級模式的應用，目前噴涂機器人在家電、手機、汽車等多個行業應用廣泛，而且技術相對已經非常成熟，本文主要針對汽車行業進行介紹，當前汽車廠整車噴涂生產線采用的ABB噴涂機器人多數是5500的，同時也有少量客戶在使用5400，這兩種機器人具有噴涂范圍廣，速度快，穩定性高，噴涂效果好等特點，噴涂機器人是集霧化器，空氣分配系統，工藝IPS系統等為一體的先進一體化設備，能夠對車身，零部件，進行精準、高效率噴涂，從而大大減少企業成本，提升產品質量，穩定性，目前絕大多數的汽車廠已經廣泛應用。

關鍵詞：機器人;降級模式

1 引言

當前我國工業自動化技術高速發展，汽車廠噴涂生產線已經實現全自動化噴涂，相對于以前的人工往復式噴涂具有更好的穩定性，效率更高，更加節省材料等特點，但噴涂機器人是一種先進且復雜的設備，在生產過程中難免發生故障，一旦發生故障，客戶需要快速處理，一旦在短時間內無法快速恢復，對生產的影響非常大，所以針對此類故障，就出現了降級模式的應用，當某臺機器人出現故障無法在短時間內快速恢復，就用剩余的機器人完成整車噴涂，代替有故障機器人的工作，等到生產結束再對該機器人進行維護，修理。降級模式的應用能夠更進一步的對系統的靈活性進行優化提升，保證生產的穩定性，持續性。

2 噴涂生產線系統介紹

2.1 機器人系統組成

噴涂控制系統主要由機器人控制柜，機器人本體，示教器，外部控制監測上位機，集成工藝控制，霧化裝置和吹掃單元等組成，機器人控制柜主要控制機器人運動，吹掃單元使機器人手臂內部形成一個正壓環境，使其具備防爆功能，以具備在危險可燃區域工作，集成工藝控制主要控制空氣，油漆，轉速，高壓等參數，最終通過霧化器實現噴涂，同時外部控制監測上位機能夠監測、控制系統的功能及噴涂參數的調整（圖1）。

2.2 生產線的系統配置

目前ABB整車噴涂生產線主要是以5500機器人為主，Roboware版本均為6.0以上，截止當前最高的是6.10.01版本，Robotware6.0以上的機器人需要配備的是4.60以上的IPS版本，整車噴涂線主要分為：鳥毛擦凈站，中涂站，色漆內噴、外噴站，清漆內噴、外噴站;一般來說每個站的機器人數量是以噴涂節拍及工藝要求而定，以吉利汽車廠某項目為例，鳥毛擦凈站主要由2臺6700機器人組成，中涂站由4臺5500機器人組成，色漆內噴站主要由4臺5350開門機器人，2臺5500開蓋機器人，4臺5500噴涂機器人組成，色漆外噴站由6臺5500機器人組成，其中左側4臺，右側2臺，噴涂過程分為兩道工序，每道由3臺完成所有噴涂工作，清漆內噴站配置與色漆內噴站配置一樣，清漆外噴也是由4臺5500組成。每個站都有一臺PLC及一臺上位機單獨對站內的機器人實現控制與監測等功能，每個站之間通過PLC進行數據交互。

2.3 降級模式介紹

一般來說降級模式主要應用在外噴站，內噴站由于工藝問題，機器人相互之間無法相互代替工作，一般不進行降級應用。降級模式僅限于1臺機器人有故障的情況下使用，因為在生產過程中，一個站內多臺機器人損壞的可能性相對來說比較少，同時受限于機器人臂展，噴涂空間，輸送鏈速度等因素，幾乎無法實現在兩臺機器人同時壞的情況下，采用降級模式。以中涂站4臺機器人為例，正常情況下是由這4臺機器人完成底漆的噴涂工作，假設其中一臺機器人有故障且短時間內無法修復，可以暫時將該機器人移動到旁通位置，由剩下的3臺機器人完成該站的噴涂工作，由此可知，本站4臺機器人將有8種降級模式，每臺機器人有3種工作模式（即正常模式，降級模式1，降級模式2）。

3 降級模式系統設計

3.1 PLC與機器人接口

在機器人備份文件中的SYSPAR文件下有EIO.cfg文件，該文件定義了機器人的輸入輸出信號接口，在該文件中定義了Inparam3信號，該信號為PLC發送的降級Option。

如圖2所示，該信號被定義在commandIO上，對應的物理位置是DSQC352板上，占用的地址是48-63，即16位;信號類型為GI（組輸入類型），在Inparam3設置為16位的情況下，Option范圍就有2的16次方;很明顯我們現場不可能有那么多車型選擇，該數據長度的配置方便我們在系統上根據工藝進行編組。

3.2 降級模式軌跡程序

機器人的軌跡程序采用模塊化設計，即將車身的軌跡分成模塊化（例如前翼子板，前發動機蓋，頂蓋等等），每個模塊單獨作為一個例行程序，這樣設計能夠最大程度的優化程序，便于后續的軌跡調整及調用。軌跡程序模塊化分組后，最終將所有的模塊放到文件夾中，一般來說，文件夾的命名方式是以車型名稱進行命名，存放在HOME文件夾下的Program中。

3.3 降級模式等待點

整車車身外噴噴涂時均采用等待點模式，等待點模式即輸送鏈停止后，機器人繼續運行到下一個等待點前的軌跡點，當輸送鏈繼續運行，c1position到達等待點設定的值后，機器人繼續運行之后的軌跡。等待點的設計是為了輸送鏈停止后，避免機器人手臂姿態過于扭曲，導致機器人報錯，同時保證噴涂工藝質量等問題而設計的。

3.4 后臺程序設計

機器人在運行軌跡程序之前，機器人首先執行PnStrategy.sys文件中的程序，解析PLC發送過來的Option數據，根據解析出來的數據調用對應的車型主程序，主程序調用loadprogmodule.sys文件中的程序，根據Option的數據，調用對應的軌跡模塊，以及等待點模塊，機器人根據調用的例行程序完成噴涂工作。

4 設計降級模式需注意的問題

（1）采用降級模式時，因為機器人噴涂區域增加，可能導致機器人手臂運動范圍增加，速度增加，同時運行到某些特殊位置時，機器人姿態過于扭曲，在調試時需要注意控制機器人的噴涂區域，優化軌跡。

（2）因為生產節拍是固定的，降級模式設計時一般來說需要匹配正常模式時采用的鏈速，因此降級模式下機器人的速度要相應的增加，速度增加之后，噴涂刷子參數也需要相應的調整。

（3）降級模式下機器人工作時間需要控制合理的范圍，即要保證能完成車身的噴涂，同時也要保證預留足夠的清洗時間，因為生產過程中隨時需要更換顏色。

（4）降級模式下機器人的等待模式也需要重新調試，避免機器人在降級模式下運行出現機器人故障影響正常生產。

5 結束語

降級模式的應用能夠最大限度的保證生產線的持續運行，但降級模式不建議持續使用，因為此模式會給機器人增加負荷，容易對機器人造成磨損，所以我們在生產結束后應該盡快對機器人進行維修，同時應在日常的保養點檢中提前發現問題，保證設備的穩定性。

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