本文介紹了西門子S7-1500PLC高速計數(shù)在機(jī)器人噴涂控制系統(tǒng)和懸架行走機(jī)構(gòu)總控制系統(tǒng)中的應(yīng)用;從軟硬件設(shè)計方面，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)試實例，描述了關(guān)鍵功能的成功實現(xiàn)。

　　一、項目簡介

　　目前，航空產(chǎn)品的制造過程仍然是勞動密集型，工藝復(fù)雜，工作條件差，輔以大量夾具和手工制造，自動化能力不足。在“十三五”規(guī)劃和2025年智能制造發(fā)展的背景下，中航工業(yè)復(fù)合材料制造研究院在噴涂領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，利用機(jī)器人實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，加快生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型升級，提高先進(jìn)水平。制造設(shè)備。能力。

　　該項目采用可移動懸浮噴射6軸機(jī)器人，安裝在3自由度笛卡爾坐標(biāo)起重機(jī)上。它可以在噴房的范圍內(nèi)(在噴房間：L30m&次; W9m&次; 6.5m)多個自由度的運(yùn)動，如前，后，左，右，上下，旋轉(zhuǎn)，帶有噴槍放在機(jī)器人的手臂上，可以噴涂大型復(fù)合工件的外表面。

　　二、懸掛式機(jī)器人噴涂系統(tǒng)組成

　　懸掛式機(jī)器人噴涂系統(tǒng)由總控制系統(tǒng)，起重機(jī)系統(tǒng)(懸掛行走機(jī)構(gòu))，機(jī)器人系統(tǒng)，智能涂料供應(yīng)系統(tǒng)和MCGS觸摸屏系統(tǒng)組成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示：

　　圖1機(jī)器人噴涂系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

　　起重機(jī)系統(tǒng)包括：1套縱向行走機(jī)構(gòu)(X軸)，1套橫向移動機(jī)構(gòu)(Y軸)，1套升降機(jī)構(gòu)(Z軸)和電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)，以及維修和檢查配件。設(shè)施。如圖2所示：

　　圖2起重機(jī)和機(jī)器人裝置圖

　　智能涂料供應(yīng)系統(tǒng)由虹吸管，隔膜泵，物料罐，過濾器，2KS，壓力調(diào)節(jié)器，空氣保護(hù)器等組成，是一套完整的涂料供應(yīng)系統(tǒng)。它是噴霧系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)原料的供應(yīng)。調(diào)整預(yù)混比與原材料的重要作用是執(zhí)行器的必要先決條件。該材料含有油漆，固化劑和清潔劑。

　　該項目使用Staubli TX250系列6軸機(jī)器人，是最新的機(jī)器人。整個機(jī)器人系統(tǒng)由三個部件組成，包括控制器CS8C，機(jī)器人手臂(臂)和手動示教器(MCP)。

　　圖3機(jī)器人全視圖

　　三、控制系統(tǒng)架構(gòu)

　　 西門子plcS7-1500主控系統(tǒng)通過PROFINET總線與涂裝機(jī)器人系統(tǒng)，涂料供應(yīng)系統(tǒng)和懸架行程系統(tǒng)進(jìn)行通信，完成系統(tǒng)的整體控制，實時監(jiān)控和操作系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并連續(xù)噴涂整個工件。plc控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。主控制系統(tǒng)硬件設(shè)備形式如下表1所示。

　　圖4系統(tǒng)硬件配置圖

　　表1主控制系統(tǒng)硬件設(shè)備表

　　四、控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

　　頂置式機(jī)器人噴霧系統(tǒng)使得起重機(jī)系統(tǒng)和機(jī)器人噴霧系統(tǒng)能夠單獨操作。現(xiàn)場起重機(jī)可由操作面板TP700操作，用于X，Y和Z軸伺服電機(jī)的上電，零點校準(zhǔn)，絕對定位等。

　　涂料供應(yīng)系統(tǒng)的TP700可以顯示涂料水平，清洗劑水平，固化劑水平，管線壓力，電磁閥狀態(tài)，流體調(diào)節(jié)器狀態(tài)，2KS系統(tǒng)中各種涂料的自動配比，以及氣動泵。和防空保護(hù)等。

　　機(jī)器人系統(tǒng)的現(xiàn)場屏幕TP700顯示X，Y，Z，RX，RY和RZ的六軸運(yùn)動。現(xiàn)場教學(xué)盒可用于機(jī)器人的離線軌跡規(guī)劃。

　　總控制系統(tǒng)能夠控制和顯示子系統(tǒng)的狀態(tài)。涂料供應(yīng)系統(tǒng)可以自動執(zhí)行顏色變化，進(jìn)料和清潔操作。可以校正在懸架行進(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動期間產(chǎn)生的誤差。

　　五、噴涂工藝流程及控制的技術(shù)要點

　　懸掛機(jī)器人噴涂系統(tǒng)的噴涂過程如下：

　　首先，起重機(jī)系統(tǒng)，涂料供應(yīng)系統(tǒng)和噴涂系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒，工件進(jìn)入指定位置，定位→系統(tǒng)檢測工件的實際位置→坐標(biāo)配件→示教(手動調(diào)試程序)→開始運(yùn)行，主控制器讀取油漆“工件”數(shù)據(jù)“，噴涂”軌跡號“并噴涂”配方確認(rèn)“信號到機(jī)器人噴涂系統(tǒng)→機(jī)器人噴涂系統(tǒng)讀取噴涂”軌道編號“和顏色”配方編號“→機(jī)器人噴涂系統(tǒng)確定當(dāng)前的噴涂公式，然后給出總控制位置1的“噴涂應(yīng)用”信號→懸架系統(tǒng)的三軸分別到達(dá)指定位置1后，發(fā)送信號“天賜已到達(dá)噴涂位置”一般控制→2KS混合，機(jī)器人開始自動噴涂(調(diào)用噴涂程序1)→噴涂工件的1號區(qū)域，噴涂為c完成后，機(jī)器人在返回到HOME位置后停止，并且“繪制完成”信號被發(fā)送到一般控制→總控制器讀取“繪制完成”信號，轉(zhuǎn)換工件指針，并指向工件數(shù)據(jù)。 vehicle area地區(qū)rah。

　　按照上述步驟，噴涂工件3號區(qū)域，4號區(qū)域......編號n區(qū)域，直到工件完成噴涂任務(wù)→機(jī)器人零點返回位置(HOME點)，起重機(jī)返回原件位置，工件離線。

　　圖7噴涂工藝流程圖

　　為了完成整個工件的連續(xù)噴涂，直到起重機(jī)返回其原始位置，主控制器S7-1500控制器作為整個系統(tǒng)最關(guān)鍵的核心部件，協(xié)調(diào)起重機(jī)和機(jī)器人系統(tǒng)的控制。當(dāng)手動教學(xué)和調(diào)試機(jī)器人程序時，應(yīng)通過主控制器的操作屏幕TP1200或工業(yè)計算機(jī)手動記錄每個區(qū)域中工件的X，Y，Z坐標(biāo)值和機(jī)器人的軌道號。在中央控制。輸入，保存在總控制S7-1500PLC的數(shù)據(jù)塊中，當(dāng)系統(tǒng)自動運(yùn)行時，然后自動傳輸已經(jīng)存儲在過程序列中的數(shù)據(jù)。

　　由于工件的種類繁多，由不同工件劃分的區(qū)域的尺寸是不同的，并且每個區(qū)域是多個值。存儲數(shù)據(jù)的DB塊是數(shù)據(jù)的嵌套，即多個數(shù)組，因此DB塊的大小應(yīng)該足夠大。為了滿足生產(chǎn)要求。如果一般控制選擇S7-300/400 PLC使用STEP7編程方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和讀取，則很難通過TIA Portal的TIA編程方法選擇S7-1500PLC來實現(xiàn)該功能，這樣更方便而且容易。實現(xiàn)過程如下所述。

　　建立工件過程數(shù)據(jù)表的過程：

　　(1)。在TIA Portal V13SP1編程軟件下，添加一個新的“PLCdatatypes”(相當(dāng)于在Step7中創(chuàng)建的用戶定義的DB塊)，名為“Workpiece Recipe”，并添加“Trolley X Coordinates”(定義)整數(shù)數(shù)據(jù)類型)，“ Trovan Y坐標(biāo)“(定義為整數(shù)數(shù)據(jù)類型)，”Trolley Z坐標(biāo)“(定義為整數(shù)數(shù)據(jù)類型)和”機(jī)器人軌道號“(定義為字節(jié)數(shù)據(jù)類型)，加上兩個備用數(shù)據(jù)以防止未來客戶添加新功能，“油漆配方號”(定義為Word數(shù)據(jù)類型)和“油漆流”(定義為整數(shù)數(shù)據(jù)類型)，現(xiàn)在這兩個數(shù)據(jù)直接輸入到屏幕上供油漆系統(tǒng)直接接收。

　　圖8“工件配方”數(shù)據(jù)集

　　(2)在Botu程序文件下添加全局類型的DB塊，數(shù)據(jù)編號為8，名稱為“工件處理表1”，打開數(shù)據(jù)塊，在其中添加名稱“工件數(shù)據(jù)”，數(shù)據(jù)類型在上面建立。陣列“工件配方”的類型，范圍從1到200，如圖9所示，數(shù)據(jù)集擴(kuò)展后如圖10所示。并檢查選項“保持”斷電。

　　圖9“工件處理表1”數(shù)據(jù)集設(shè)置

　　圖10“工件流程表1”數(shù)據(jù)集擴(kuò)展

　　(3)編寫實際的教學(xué)和填寫表格SCL程序：在Botu程序文件下添加功能功能塊FB63，定義輸入輸出界面，X軸位置，Y軸位置，Z軸位置，機(jī)器人路徑編號，涂料編號，最大工件編號和HMI內(nèi)存編號確認(rèn)，計數(shù)指針和其他參數(shù)。接口參數(shù)如圖11所示：

　　FB63的主要程序如下：

　　IF#HMI確認(rèn)脈沖=1AND#計數(shù)指針<=##最大工件數(shù)然后< P="">

　　//將作為子程序的觸摸屏的IN端口的值輸入DB過程工件表

　　“工件工藝表1”。工件數(shù)據(jù)[#count指針]。起重機(jī)X坐標(biāo)：=#X軸位置;

　　“工件工藝表1”。工件數(shù)據(jù)[#count指針]。起重機(jī)Y坐標(biāo)：=#Y軸位置;

　　“工件工藝表1”。工件數(shù)據(jù)[#count指針]。起重機(jī)Z坐標(biāo)：=#Z軸位置;

　　“工件工藝表1”。工件數(shù)據(jù)[#count指針]。機(jī)器人軌道號：=#機(jī)器人路徑號;

　　“工件工藝表1”。工件數(shù)據(jù)[#count指針]。油漆配方編號：=#paint number;

　　#count指針：=計數(shù)指針+1;

　　//在每次輸入數(shù)組后，指針遞增1指向下一個位置

　　END_IF;

　　圖11顯示了接口的實際接口參數(shù)。

　　下面是一個大型機(jī)翼的數(shù)據(jù)表，以及17個定點噴霧器來完成整個部件。

　　編號X軸坐標(biāo)值Y軸坐標(biāo)值Z軸坐標(biāo)值機(jī)器人軌跡編號

　　注意：X/Y/Z的單位是mm

　　表2大翼教學(xué)數(shù)據(jù)表

　　自動多陣列讀取過程

　　這個過程比較復(fù)雜，包括讀出存儲在“工件過程表1”陣列DB8中的每組數(shù)據(jù)，然后將X軸位置，Y軸位置和Z軸位置傳遞給S7的S7。起重機(jī)系統(tǒng)通過PROFINET通訊。 -1200PLC，機(jī)器人軌道號通過PROFINET通訊傳輸?shù)綑C(jī)器人系統(tǒng)的S7-1200PLC。根據(jù)懸掛式機(jī)器人噴涂系統(tǒng)的噴涂工藝流程。

　　自動讀取工件流程表SCL程序：在Botu程序文件下添加功能塊FB91，定義輸入輸出接口。接口參數(shù)如圖12所示：

　　圖12自動讀取工件過程表接口參數(shù)

　　FB91的一部分程序如下：

　　IF #start signal pulse=1AND first step=0THEN

　　#o天車X坐標(biāo)：=“工件工藝表1”。工件數(shù)據(jù)[#i指定的開始步驟]。起重機(jī)X坐標(biāo);

　　#o天車Y坐標(biāo)：=“工件工藝表1”。工件數(shù)據(jù)[#i指定的開始步驟]。起重機(jī)Y坐標(biāo);

　　#o天車Z坐標(biāo)：=“工件過程表1”。工件數(shù)據(jù)[#i指定的開始步驟]。起重機(jī)Z坐標(biāo);

　　#oRobot軌道號：=“工件處理表1”。工件數(shù)據(jù)[#i指定的開始步驟]。機(jī)器人軌道號碼;

　　#opaint recipe number：=“工件工藝表1”。工件數(shù)據(jù)[#i指定的開始步驟]。油漆配方編號;

　　#i指定開始步驟：=1;

　　#count指針：=#i指定開始步驟;

　　#oCheck表完成起重機(jī)的返回：=0;

　　END_IF;

　　六、結(jié)束語

　　該項目使用西門子S7-1500PLC和TIA Portal軟件。 S7-SCL語言已廣泛用于編程過程。與西門子PLC的其他類型的編程語言相比，SCL在多陣列數(shù)據(jù)處理方面具有明顯的優(yōu)勢。回收控制任務(wù)更方便，不僅程序小，而且容易出錯，調(diào)試周期大大縮短。一般來說，S7-1500系列PLC用于項目開發(fā)過程，縮短了設(shè)計和調(diào)試周期，改善了設(shè)備調(diào)試。方法和效率是工業(yè)設(shè)備研發(fā)和制造的重要工具。

　　系統(tǒng)投入運(yùn)行后，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好，控制可靠穩(wěn)定，噴涂周期縮短，生產(chǎn)效率提高，工件涂層厚度均勻，工件均勻工人的強(qiáng)度大大降低。并改善了工作環(huán)境，并得到了復(fù)合材料和一線員工的領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)可。