菲尼克斯電氣無線技術(shù)在總裝涂膠機(jī)器人上的應(yīng)用
發(fā)布日期:2012-03-26 蘭生客服中心 瀏覽:4795
本文采用菲尼克斯電氣無線模塊和FIELD-LINE總線模塊相結(jié)合的方案,對(duì)總裝涂膠機(jī)器人的LOOP總線進(jìn)行了更換,改造后不僅總線故障率為零,保證了后續(xù)備件的充足供應(yīng),還可節(jié)省每年更換備件的費(fèi)用。
神龍汽車有限公司武漢一廠總裝S1線涂膠機(jī)器人自投產(chǎn)以來,一直使用菲尼克斯電氣的LOOP總線,該總線產(chǎn)品自2005年就已經(jīng)停產(chǎn),無法采購(gòu),庫(kù)存?zhèn)浼惨呀?jīng)為零,一旦出現(xiàn)故障就面臨停線的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)機(jī)器人的工作特點(diǎn),我們決定采用無線模塊和FIELD-LINE總線模塊相結(jié)合的方案,對(duì)機(jī)器人的總線進(jìn)行更換,該項(xiàng)目由總裝維修在高溫假期間自改完成。
改造目標(biāo)
此次改造的目的是淘汰老化已停產(chǎn)的LOOP總線模塊,將其全部更換為菲尼克斯電氣目前的主流產(chǎn)品。S1線的ABB涂膠機(jī)器人外圍共有15個(gè)LOOP總線模塊,其中有6個(gè)安裝在機(jī)器人端拾器上,其余的9個(gè)分別安裝在前、后風(fēng)窗和涂膠泵站上;根據(jù)這個(gè)特點(diǎn),我們的改造方案是將前風(fēng)窗、后風(fēng)窗和涂膠泵站上的9個(gè)LOOP總線模塊更換為FIELD-LINE總線模塊,將機(jī)器人端拾器上的6個(gè)LOOP總線模塊更換為無線模塊。圖1是改造之前機(jī)器人總線的CMD程序截圖,可以看出從"4.17模塊"到"4.31模塊"一共15個(gè)模塊都是使用的LOOP總線,而從"4.0模塊"到"4.16模塊"使用的都是菲尼克斯電氣的IN-LINE總線(該總線模塊屬于通用型,沒有停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn))。
圖1 改造之前的機(jī)器人總線CMD組態(tài)
方法和難點(diǎn)
先將機(jī)器人程序、PLC程序和CMD程序全部備份,再將前風(fēng)窗、后風(fēng)窗、機(jī)器人端拾器和膠站上的總線模塊做好標(biāo)記后拆除。
拆除舊模塊后,按照之前設(shè)計(jì)的CMD組態(tài)來固定新模塊,圖2所示為新CMD組態(tài),其中"4.0模塊"到"4.16模塊"沒有更換,取消了原有的"4.17"到"4.31模塊",改成了3個(gè)站點(diǎn),分別是前風(fēng)窗、后風(fēng)窗和膠站(機(jī)器人端拾器使用的是無線模塊,受控于"7.2"和"7.6"這兩個(gè)無線基站模塊,并不單獨(dú)組成一個(gè)站點(diǎn))。
圖2 改造之后的機(jī)器人總線新CMD組態(tài)
安裝完模塊后,就開始進(jìn)行電源接線。在原有的LOOP總線模式下,所有的模塊被電源線串成一個(gè)環(huán)形(以機(jī)器人為例,LOOP環(huán)的電源線從電柜中的LOOP總線分支模塊出來,經(jīng)過前風(fēng)窗-機(jī)器人端拾器-后風(fēng)窗-膠站,最后再回到電柜中的LOOP總線分支模塊),這樣做的最大問題是當(dāng)這個(gè)LOOP環(huán)斷開時(shí)(比如電纜斷路),很難立即判斷出到底是哪一段出現(xiàn)斷點(diǎn)(可能是電柜到前風(fēng)窗,或者前風(fēng)窗到機(jī)器人端拾器,又或者是機(jī)器人端拾器到后風(fēng)窗,還有可能是后風(fēng)窗到膠站,或是膠站到電柜),就像串聯(lián)電路一樣,很難判斷故障的根源。在這次改造中,我們決定摒棄這種連接方式,而采用并聯(lián)電路的方式,即以電柜為中心,同時(shí)分出四路電源,分別給前風(fēng)窗、后風(fēng)窗、膠站和機(jī)器人端拾器上的總線模塊供電,四路電源互不干涉。這樣做的好處是,如果某一個(gè)站點(diǎn)斷電,可以很容易查到是哪一路電源線的問題。
完成了電源接線并通電測(cè)試后,就開始了最為繁瑣的信號(hào)接線和對(duì)點(diǎn)工作。在前風(fēng)窗和后風(fēng)窗站點(diǎn)上各有一個(gè)模擬量輸入模塊,作用是將兩個(gè)位移傳感器發(fā)出的0~10V信號(hào)轉(zhuǎn)化反應(yīng)到程序中,在觸摸屏上顯示出來。完成接線后,手動(dòng)測(cè)試時(shí)我們發(fā)現(xiàn),實(shí)際測(cè)量值和以前有很大的不同,而且前后風(fēng)窗都是如此,這樣基本可以排除模塊本身的故障。經(jīng)過仔細(xì)比較,發(fā)現(xiàn)LOOP總線模塊和FIELD-LINE總線模塊的針腳定義不完全相同,這導(dǎo)致了測(cè)量值出現(xiàn)偏差,將位移傳感器的進(jìn)線更改為適應(yīng)新模塊的接法后,再進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量值和以前完全一樣。
技術(shù)原理
1.無線總線的優(yōu)點(diǎn)
。1)由于涂膠機(jī)器人工作方式的限制,總線模塊必須固定在機(jī)器人的端拾器上,隨機(jī)器人一起運(yùn)動(dòng),原來采用LOOP總線方式時(shí),連接總線模塊的既有電源電纜,又有信號(hào)電纜,在護(hù)管中互相摩擦,幾乎每隔3個(gè)月就要進(jìn)行整體更換;采用了無線技術(shù)后,護(hù)管中電纜的數(shù)量由原來的3根減少到1根,取消了信號(hào)電纜,實(shí)現(xiàn)了我們對(duì)設(shè)備自由移動(dòng)和無損耗傳輸介質(zhì)的需求。
。2)機(jī)器人島中的現(xiàn)場(chǎng)情況、障礙以及狹小的空間決定了無線傳輸?shù)目煽啃、?shí)用性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的復(fù)雜布線。采用了無線技術(shù)以后,信號(hào)傳輸?shù)目煽啃、操作性、?yōu)異的診斷功能以及快速簡(jiǎn)單的排障功能都得到了很好的驗(yàn)證,在安裝調(diào)試過程中,無線模塊也能夠快速地接入已有控制系統(tǒng)。
2.無線總線的傳輸
。1)INTERBUS無線總線是靠藍(lán)牙傳輸?shù),最多可?lián)7個(gè)從站,對(duì)帶寬要求較低,傳輸?shù)氖切?shù)據(jù)包,可以進(jìn)行快速和穩(wěn)定的傳輸。由于采用的是FHSS(跳頻擴(kuò)頻)技術(shù)和免費(fèi)頻段,所以可以與WLAN和手機(jī)藍(lán)牙等設(shè)備并行,不用擔(dān)心干擾源問題。
。2)無線傳輸從根本上避免了機(jī)器人工作方式易產(chǎn)生的抖動(dòng)、干擾和丟失等弊端,特別是解決了信號(hào)傳輸量限制的根本問題,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)信息的全采集,提高了可靠性和穩(wěn)定性,也給操作和維護(hù)帶來了方便。
(3)同時(shí)提供了系統(tǒng)無線接入點(diǎn),解決了機(jī)器人端拾器與地面總線連接的問題。在對(duì)總線系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、參數(shù)變更、故障檢查和維護(hù)時(shí)無需采用以往空中操作或隨行方式,可以在無線系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任意位置通過無線客戶端(如筆記本電腦)對(duì)系統(tǒng)全部被控點(diǎn)進(jìn)行操作和監(jiān)控。
。4)無線傳輸提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性,將來要想增加I/O點(diǎn),控制系統(tǒng)只需增加一套輸入輸出模塊和一個(gè)無線基站即可。
。5)無線傳輸系統(tǒng)保證了無機(jī)械摩損,無需參考點(diǎn),絕對(duì)位置測(cè)量,實(shí)時(shí)檢測(cè),最大限度地實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的智能化。
3.程序處理
。1)在改造過程中最重要的是程序的編輯,就是在CMD組態(tài)中定義I/O點(diǎn),將其與PLC程序中的I/O點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)起來。對(duì)點(diǎn)有兩種方法,第一種方法是在CMD組態(tài)的過程數(shù)據(jù)字中僅僅定義一個(gè)字(例如E48),這樣在PLC程序中將會(huì)自動(dòng)生成I48.0~I(xiàn)48.7這8個(gè)輸入點(diǎn),這樣做的話,在CMD組態(tài)時(shí)工作量很小,但在PLC程序中將面臨大量的程序更改,很容易出錯(cuò);第二種方法是在CMD組態(tài)時(shí)就一個(gè)一個(gè)定義模塊上的過程數(shù)據(jù)字(見圖3),這樣做的話,PLC程序部分就完全不需要做任何更改,本文采用了第二種方法。
圖3 在CMD組態(tài)時(shí)一一定義模塊上的過程數(shù)據(jù)字
。2)無線模塊和無線基站的對(duì)地址方法:首先確認(rèn)一個(gè)無線基站需要帶幾個(gè)無線模塊,是什么類型的,然后將無線基站上的Process data width settings(過程數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度)撥至幾(具體算法是:無線基站本身占2個(gè)字,DIO模塊每個(gè)占1個(gè)字,AIO模塊每個(gè)占3個(gè)字,比如一個(gè)無線基站帶了3個(gè)DIO模塊則過程數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度為2+1+1+1=5;一個(gè)無線基站帶了3個(gè)AIO模塊則過程數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度為2+3+3+3=11),然后再將Device number settings(設(shè)備數(shù)量設(shè)置)撥至1,表示現(xiàn)在對(duì)第一個(gè)無線模塊,再將第一個(gè)無線模塊上的ID-PLUG插頭插在無線基站的ID-PLUG上,當(dāng)下面的指示燈由橙色變成綠色,就表示該無線模塊的地址對(duì)完了。
結(jié)語
將菲尼克斯電氣無線總線模塊應(yīng)用在涂膠機(jī)器人以及西門子S7型PLC中,這對(duì)我們來說是第一次嘗試,應(yīng)用在涂膠機(jī)器人中能夠充分地發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì),性價(jià)比很高。這在國(guó)內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)用在涂膠機(jī)器人系統(tǒng)中,特別是機(jī)器人可以自動(dòng)抓取、涂膠和安裝項(xiàng)目中是一個(gè)全新的嘗試。我們使用半年以來,不僅總線故障率為零,保證了后續(xù)備件的充足供應(yīng),每年還可節(jié)省更換備件費(fèi)用超過5萬元。
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