基于ABPLC与FANUC机器人的自动校验涂胶系统毕业设计样本.doc

第一章 绪论
1.1 课题背景
近年来，随着全球汽车生产向着多品种、小批量方向发展，工业机器人在汽车工业中应用越来越普遍。机器人并不是在简朴意义上代替人工劳动，而是综合了人特长和机器特长一种拟人电子机械装置，既有人对环境状态迅速反映和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精准度高、抗恶劣环境能力，从某种意义上说它也是机器进化过程产物，它是工业以及非产业界重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少自动化设备。
随着社会发展和科学技术进步，人类对减少劳动强度，提高生产精度规定也越来越高，相应自动化在工业生产中应用也越来越广泛，对自动化也提出了更高规定。工业机器人对提高产品质量和生产效率，改进劳动条件和产品迅速更新换代起着十分重要作用。
工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完毕各种作业机电一体化自动化生产设备。近来，由于计算机技术和大规模集成电路制造技术飞速发展，使得工业机器人技术也有了长足进展，不但外形体积和价格大为下降，并且机器人性能和工作可靠性也有极大提高，特别适合于多品种、变批量柔性化生产。使得工业机器人在汽车制造业中得到广泛应用。
在汽车工业中，其重要应用领域涉及：
1）汽车装配作业及液体物质填充
2）点焊作业
3）涂胶作业
4）喷漆作业
在汽车制造领域，风挡玻璃涂胶系统是一项核心技术，由于胶型好坏直接影响玻璃密封性，对提高生产效率和制造质量起着举足轻重作用。风挡玻璃涂胶系统，具备人工无法比拟优势，它行动机灵，可以将玻璃尺寸误差沿玻璃周边均匀分布，保证胶型沿玻璃周边涂布均匀性，并且精度极高，可以对玻璃自动辨认、自动拾取、一次性自动对中，大大提高了生产效率和精度。机器人在汽车风挡玻璃涂胶系统中应用使得涂胶质量大为提高，极大地减少了风挡玻璃漏水也许，提高了汽车整体质量。
上海通用东岳汽车有限公司采用首钢莫托曼机器人有限公司输送线式汽车风挡玻璃机器人涂胶系统，日后随着生产线速不断提高，为了保证生产效率和质量同步提高，更换为上海FANUC机器人进行涂胶。
近期由于公司将要推出新车型，既有机器人涂胶系统局限性以满足加入新车型后生产能力规定，因而需要建立新涂胶系统。该系统便是依照实际车型规定，在原有涂胶系统设计基本上进行改进设计，以满足新车型需要并提高生产效率和制造质量。
1.2 国内外研究现状
近年来，国内汽车工业发展迅速，各种款式轿车层出不穷，这就迫切需要生产能尽量地满足柔性化生产规定。由于轿车风挡玻璃质量直接影响汽车使用、顾客满意度和公司形象等诸多因素，因而，轿车风挡玻璃涂胶系统便显得十分重要。发达国家在轿车风挡玻璃涂胶作业上，均采用各种类型不同自动化作业设备和生产线，而国内生产中，有些厂家还采用人工涂胶或自动化限度很低涂胶设备，这与激烈市场竞争和迅速发展科技水平很不相符，因此，采用自动涂胶系统在汽车生产中将是一种必然趋势。
1998年之前，国内汽车厂家机器人涂胶系统均为随整条汽车生产线从国外引进。但随着国内生产线技术改造规定，对风挡玻璃自动涂胶系统需求也不断增长，1999年首钢莫托曼机器人有限公司研制开发了国内第一套机器人汽车风挡玻璃涂胶系统，并成功地应用于哈飞汽车制造有限公司，开创了国内自主机器人涂胶系统研制成功先河。
当前，国内自动涂胶系统应用实例中，依照胶枪安装方式划分重要有两种。一种是玻璃定位后，以机器人握胶枪对玻璃进行涂胶方式；另一种是将胶枪固定，机器人抓持玻璃进行涂胶方式。首钢莫托曼机器人有限公司研制涂胶机器人采用便是第一种方式，涂完胶后由传送带将玻璃送走，已在哈飞汽车、广州本田、昌河汽车、重庆长安等汽车制造厂得到广泛应用。采用第二种涂胶方式机器人如上海FANUC，已在上海通用、上海大众、一汽大众等汽车制造厂得到广泛应用。
从近几年汽车风挡玻璃涂胶系统发展来看，自动涂胶趋势已不容质疑，并且不断向着更高精度、更高自动化水平方向发展，向着更多使用国产系统方向发展，从这也能看出国内自动化制造水平与发达国家差距正在逐渐缩小。
上海通用东岳汽车有限公司采用是第二种方式，将胶枪固定，机器人抓持玻璃进行涂胶。

第二章 涂胶系统简介
2.1 系统构成
该系统重要由控制系统、机器人、供胶系统、旋转台和翻转台等构成。控制系统重要由Logix5555、HMI、EtherNet及DeviceNet构成，完毕数据传递解决，控制整个系统；机器人负责从旋转台上抓取玻璃进行涂胶，涂完胶后将玻璃放到旋转台上，重要是运用了机器人能精准迅速移动特点；供胶系统重要负责供胶，依照控制信号实时变化胶量大小；旋转台重要任务是放上玻璃后夹紧玻璃，依照玻璃形状和大小判断出玻璃类型后旋转，让待涂胶玻璃面向机器人，等待机器人抓取玻璃；翻转台重要是接受涂完胶玻璃，然后翻转玻璃面向操作人员，等待人工取走玻璃。
2.2 工作原理
操作人员将预解决好风挡玻璃放到旋转台上，放好玻璃后按一下确认按钮，旋转台上对中装置便将玻璃对中夹紧，夹紧之后通过玻璃形状大小对玻璃进行辨认，若辨认不出，便重新夹紧辨认，若再次辨认不出便产生报警信号，一旦辨认出玻璃型号，便将车型信息传送到主控制柜，主控器通过以太网将车型信息传给机器人，机器人按照传送过来车型信息，选取相应需要执行涂胶程序。在此期间，旋转台旋转180°面向机器人，等待机器人抓取玻璃。机器人通过自带6个真空吸盘，吸取玻璃。如果6个吸盘真空值达到，则将对中装置打开，机器人抓取玻璃，走到涂胶位置后对准涂胶枪头，并将涂胶设备枪阀打开，依照不同玻璃型号、大小，选取相应程序，控制涂胶轨迹和胶量，进行涂胶。涂胶完毕后将玻璃放到翻转台上，翻转台上6个吸盘便吸住玻璃，同步机器人回到原点，然后翻转台翻转等待操作人员取玻璃。操作人员取完玻璃走出光栅区域后，翻转台翻转回原点，等待下一次玻璃到来。然后，循环往复。
2.3 DeviceNet
2.3.1 DeviceNet简介
DeviceNet是一种基于CAN（Controller Area Network）技术开放型、符合全球工业原则低成本、高性能通信网络，1994年由美国Rockwell公司开发应用。DeviceNet使用生产者/消费者（Producer/Consumer）通信模式，容许网络上所有节点同步存取同一源数据，网络通信效率更高；采用多信道广播信息发送方式，各个消费者可在同一时间接受到生产者所发送数据，网络运用率更高。
DeviceNet每个网络最大节点数是64个，干线长度为100～500m，可用通讯波特率分别为125kbps、250kbps和500kbps三种。设备可由DeviceNet总线供电（最大总电流8A）或使用独立电源供电。 DeviceNet网络电缆传送网络通讯信号，并可以给网络设备供电。宽范畴应用导致规定了不同规格电缆：粗电缆、细电缆和扁平电缆，以合用于各种工业环境。
DeviceNet是一种低成本通信连接，它将工业设备连接到网络，减少了配线和安装工业设备时间和成本。直接互连性在改进设备间通讯同步，提供了相称重要设备级诊断功能，可以通过主单元批示灯和数码管对常用设备故障给出提示。线路故障和通信电源故障，也可以由主单元自动地进行检测，并且会给出提示或报警，从而可以判断故障，进行及时解决，这是通过硬接线I/O接口难以实现。此外，DeviceNet提供了各种复杂设备间互连性及不同供货商同类部件间可互换性：来自不同厂家设备，只要按照DeviceNet原则，即可进行互换，使顾客不必局限于同一种供货商产品，给顾客带来了更多灵活性。
2.3.2 DeviceNet在系统中功能
1)传播光栅信号，保证作业人员安全。
2)在旋转台/翻转台上，通过占位开关，感应玻璃放置与否。
3)传递PLC控制信号，控制阀导，令对中装置夹紧玻璃。
4)在转台对中装置上，传递10个玻璃辨认开关判断信号到PLC，告知PLC当前玻璃类型。
图2.1 玻璃类型辨认开关
玻璃辨认开关位于对中装置两侧，每侧5个，依照不同玻璃大小触发相应开关，实现辨认玻璃类型作用。
5)传播PLC控制信号，控制旋转台转向玻璃待取点。
6)传播PLC控制信号，控制真空发生器对打开吸盘阀门，并监控吸盘真空度与否达到设定值。
7)传播机器人控制信号，控制涂胶枪头，实现对玻璃涂胶。
8)通过控制空气压盘，将玻璃胶输送到伺服控制器，机器人会依照不同车型，将不同涂胶量信号送到变频器，通过变频器控制伺服控制器，达到控制涂胶量大小目。
2.4 EtherNet
2.4.1 EtherNet简介
EtherNet即以太网，是应用最为广泛局域网，涉及原则以太网（10Mbps）、迅速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000 Mbps）和10G以太网，它们都符合IEEE802.3系列原则规范。以太网重要有两种传播介质，那就是双绞线和同轴电缆。普通状况下，EtherNet用连线或电缆将计算机和外围设备连接起来，使它们之间可以互相通讯。用于网络实际连线称为网络“媒介”。除物理媒介之外，所有EtherNet网络支持合同都提供复杂数据传播和网络管理功能。本设计采用传播控制合同/网际合同（TCP/IP），用于网络内部或网际间通信。
2.4.2 EtherNet在系统中功能
在该系统中，主控PLC Logix5555与HMI和机器人之间连接是通过EtherNet实现。凡是具备记忆性内存模块设备(如HMI和机器人)，在进行通信连接时，规定使用EtherNet。这种类型通讯连接是GM通过对设备通讯安全级别和稳定性方面综合评估考虑后制定，在全球各个GM制造工厂均采用这种原则化通讯方式，即所谓GM北美原则。
运用EtherNet长处在于：增长系统功能，将系统控制细化，点面结合。HMI可以如实记录系统运营状况，如故障记录，现场设备运营状态，相邻设备运营状况，以太网链接状况以及暗灯系统指令控制等。
2.5 供胶系统
2.5.1 供胶系统构成
供胶系统重要由5某些构成：空气压盘、加热器、伺服控制器、伺服电机、中间继电器。
2.5.2 供胶系统各某些功能
1）空气压盘：给胶桶加压，使胶从胶桶沿管路流出，为系统供胶。
2）加热器：通过不同加热器给玻璃胶进行加热，防止由于温度低而导致玻璃胶过于稠密，给涂胶带来困难。
3）伺服控制器：通过控制伺服电机精确无误地控制出胶量。
4）伺服电机：作为执行机构控制出胶量。
5）中间继电器：通过中间继电器完毕对伺服电机控制，对机器人枪阀启动、停止控制，对各项加热器控制。中间继电器相称于控制纽带，完毕对各种元器件控制。
2.6 FANUC机器人
采用FANUC系统不但由于其高质量、高性能、全功能。还由于如下特点：
1、 设计中大量采用模块化构造，易于拆装，控制板高度集成，可靠性大大提高，并且便于维修、更换。
2、 具备很强抵抗恶劣环境影响能力。其工作环境温度为0～45℃，相对湿度为75℃。
3、 有较完善保护办法。FANUC对自身系统采用比较好保护电路。
4、 FANUC系统所配备系统软件具备比较齐全基本功能和选项功能。
5、 提供大量丰富PMC信号和PMC功能指令，增长了编程灵活性。
6、 具备很强DNC功能。系统提供串行RS232C传播接口，使通用计算机PC和机床之间数据传播能以便。可靠地进行，从而实现高速DNC操作。
7、 提供丰富维修报警和诊断功能。FANCE维修手册为顾客提供了大量报警信息，并且以不同类别进行分类。
下面对机器人设备做一简朴简介：
图2.2 转台 图2.3 机器人上自带真空吸盘

图2.4 涂胶枪头 图2.5 翻转台
图2.6 机器人及控制柜
图2.7 机器人控制俯视图
机器人是涂胶系统最为重要构成某些，通过示教器精准地控制机器人运动轨迹，达到人工无法实现速度和精度。并且该机器人具备高性能碰撞检测机能，不必外加传感器，大大减少了因碰撞而导致损害限度。
注意：FANUC机器人和其他设备有很大不同，不同点在于机器人可以以很高速度移动很大距离。
2.7 人机界面（HMI）
HMI是Human Machine Interface 缩写，人机界面又称顾客界面或使用者界面，是系统和顾客之间进行交流和信息互换媒介， 它实现信息内部形式与人类可以接受形式之间转换。
2.7.1 人机界面定义
连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流变频器、仪表等工业控制设备，运用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息互换数字设备，如图2.8所示。
输出
输入
输入
人 机
输出
信息接受
控制
控制器
人决策
机器本体
显示屏

图2.8 人机界面
2.7.2 人机界面在系统中功能
1）连接Logix5555和机器人，监控设备工作状态。
2）数据、文字输入操作。
3）生产配方存储，设备生产数据记录。
4）简朴逻辑和数值运算。
5）批示灯报警。

第三章 PLC简介
3.1 plc基本概念
20世纪60年代，计算机技术应用于工业控制。但由于计算机技术自身复杂性，编程难度大等因素未能在工业控制中广泛使用。1968年，美国最大汽车制造商——通用汽车制造公司（GM）,以适应汽车型号不断更新，试图寻找一种新型工业控制器，以尽量减少重新设计和更换控制系统硬件及接线，减少时间减少成本。1969年美国数字设备公司（GEC）一方面研制成功第一台可编程控制器，并在通用汽车公司自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制新局面。可编程控制器通过发展完善，现已形成通用、可编写程序、专用于工业控制计算机自动控制设备，并拥有编程简朴使用以便，可靠性强，通用性强，体积小，维护以便，缩短了设计、施工投产调试周期，功能非常齐全特点。
当前可编程控制器尚有强大网络功能，可以通过各种通信接口将数据直接传送到上位机，以实现上位机数据采集和监控。美国RockwellPLC可以构成如以太网（EntherNet）,控制网（ControlNet）,设备网（DeviceNet）及老式DH+网，DH485，远程I/O等网络，大大加强了在工业公司中广泛应用。
3.2 PLC特点
1、 编程简朴，使用以便。
2、 控制系统构成简朴，通用性强。
3、 抗干扰能力强，可靠性高。
4、 体积小，维护以便。
5、 缩短了设计、施工、投产调试周期。
6、 PLC功能齐全。具备逻辑控制、顺序控制、信号、数据解决等功能。
3.3 PLC I/O模块选取环节与原则
PLCI/O模块有开关量I/O模块、模仿量I/O模块及各种特殊功能模块等。不同I/O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC应用范畴和价格，应当依照实际需要加以选取。
3.3.1 开关量I/O模块选取
1、开关量输入模块选取 开关量输入模块是用来接受现场输入设备开关信号，将信号转换为PLC内部接受低电压信号，并实现PLC内、外信号电气隔离。选取时重要应考虑如下几种方面：
1）输入信号类型及电压级别
开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流/直流输入三种类型。选取时重要依照现场输入信号和周边环境因素等。直流输入模块延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘恶劣环境下使用。
开关量输入模块输入信号电压级别有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选取时重要依照现场输入设备与输入模块之间距离来考虑。普通5V、12V、24V用于传播距离较近场合，如5V输入模块最远不得超过10米。距离较远应选用输入电压级别较高模块。
2）输入接线方式
开关量输入模块重要有汇点式和分组式两种接线方式，开关量输入模块接线方式分为汇点式输入和分组式输入
汇点式开关量输入模块所有输入点共用一种公共端（COM）；而分组式开关量输入模块是将输入点提成若干组，每一组（几种输入点）有一种公共端，各组之间是分隔。分组式开关量输入模块价格较汇点式高，如果输入信号之间不需要分隔，普通选用汇点式。
3）注意同步接通输入点数量
对于选用高密度输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块同步接通点数普通不要超过输入点数60％。
4）输入门槛电平
为了提高系统可靠性，必要考虑输入门槛电平大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传播距离也越远。
2、开关量输出模块选取
开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备开关信号，并实现PLC内外信号电气隔离。选取时重要应考虑如下几种方面：
1）输出方式
开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。
继电器输出价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，并且合用电压大小范畴较宽、导通压降小，同步承受瞬时过电压和过电流能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能合用于不频繁通断场合。
对于频繁通断负载，应当选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。
2）输出接线方式
开关量输出模块重要有分组式和分隔式两种接线方式，
开关量输出模块接线方式分为分组式输出和分隔式输出。分组式输出是几种输出点为一组，一组有一种公共端，各组之间是分隔，可分别用于驱动不同电源外部输出设备；分隔式输出是每一种输出点就有一种公共端，各输出点之间互相隔离。选取时重要依照PLC输出设备电源类型和电压级别多少而定。普通整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。
3）驱动能力
开关量输出模块输出电流(驱动能力)必要不不大于PLC外接输出设备额定电流。顾客应依照实际输出设备电流大小来选取输出模块输出电流。如果实际输出设备电流较大，输出模块无法直接驱动，可增长中间放大环节。
4）注意同步接通输出点数量
选取开关量输出模块时，还应考虑能同步接通输出点数量。同步接通输出设备合计电流值必要不大于公共端所容许通过电流值，如一种220V/2A8点输出模块，每个输出点可承受2A电流，但输出公共端容许通过电流并不是16A(8×2A)，普通要比此值小得多。普通来讲，同步接通点数不要超过同一公共端输出点数60％。
5)输出最大电流与负载类型、环境温度等因素关于
开关量输出模块技术指标，它与不同负载类型密切有关，特别是输出最大电流。此外，晶闸管最大输出电流随环境温度升高会减少，在实际使用中也应注意。
3.3.2 模仿量I/O模块选取
模仿量I/O模块重要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，同步为了安全也有电气隔离功能。模仿量输入（A/D）模块是将现场由传感器检测而产生持续模仿量信号转换成PLC内部可接受数字量；模仿量输出(D/A)模块是将PLC内部数字量转换为模仿量信号输出。
典型模仿量I/O模块量程为-10V～+10V、0～+10V、4～20mA等，可依照实际需要选用，同步还应考虑其辨别率和转换精度等因素。
某些PLC制造厂家还提供特殊模仿量输入模块，可用来直接接受低电平信号（如RTD、热电偶等信号）。
3.3.3 特殊功能模块选取
当前，PLC制造厂家相继推出了某些具备特殊功能I/O模块，有还推出了自带CPU智能型I/O模块，如高速计数器、凸轮模仿器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块等。
3.4 PLC基本构造接
口
部
件
输
出
输
入
接
口
部
件

中央解决器

接受现场信号 驱动受控元件

存储器
电源

图 3.1 PLC基本构造图
3.5 PLC编程语言
（1） 梯形图 这是PLC厂家采用最多编程语言，最初是由继电器控制图演变过来，比较简朴。
（2） 顺序功能图 它提供了总构造，并与状态定位解决互相协调。
（3） 功能块图 它提供了一种有效开发环境，并且特别合用于过程控制应用。
（4） 指令表 它为优化编程性能提供了一种环境，与汇编语言非常相似。
梯形图编程语言直观易懂。本设计采用此语言。
开始
3.6 PLC控制系统设计

分析控制规定

绘制流程图
现场施工连线
设计安装控制柜
分析I/O点
拟定顾客I/O设备
PLC硬件系统配备

设计梯形图

修改程序

程序输入PLC

软件测试

测试正常

N
整体测试

N Y N与否满足规定

编制技术文献

交付使用

图 3.2 PLC控制系统设计
第四章 系统设计
在工业生产中安全是第一位，在该系统设计中要重点注意是安全及互锁问题。玻璃是人工放到旋转台上，并且人工从翻转台上取下玻璃，在操作人员接近旋转台时，旋转台不能旋转，以防伤到操作人员；同样，在操作人员从翻转台上取玻璃时翻转台不能动作，同步，机器人也不能进入翻转台区域放玻璃，防止翻转台翻转时或机器人持玻璃进入翻转台区域时伤到操作人员，这便规定有一定安全办法。在旋转台和翻转台工作时，机器人是不容许接近旋转台或翻转台，这便规定有一定互锁办法。
4.1 系统工作流程
由于涂胶系统十分复杂，因此一方面应设计该系统重要控制流程图。该涂胶系统工作流程如下图4.1所示。
电机准备

等待
J面与否有玻璃
N

确认车型
旋转台旋转向机器人
Y
机器人抓取玻璃

喷胶

将玻璃放置在翻转台F面处

翻转台翻转

结束

图4.1 系统工作流程图
4.2 PLC选取及有关配备
4.2.1 PLC选用
所有PLC类设备按操作性可分为三类:一是基于机架或地址系统；二是标签类系统；三是软PLC或是基于PC控制。为了符合通用汽车统一原则，采用AB公司PLC，选取Logix5555作为主控制器。
4.2.2 Logix5555解决器特点
1）模块化、可扩展构造。
2）多解决器可以共享公共输入数据。
3）多优先级多任务操作系统。
4）高度集成运动控制能力。
5）丰富指令集，其中涉及文献解决、顺序器、诊断、移位寄存器、程序控制和运动控制指令。
6）所有高档运动命令执行以及运动轨迹规划功能都能在解决器上实现。
7）可实现预定I/O数据传送。
8）任意组合时最多可提供128000个I/O（最大4000个模仿量I/O）。
9）本地I/O（1756-I/O模块）。
10）普通Remote I/O（1746-，1771-，1793-，1794-，1797-I/O模块以及1791-I/O模块）。
11）DeviceNet I/O（1793-I/O、1794-I/O、1797-I/O模块以及1792-I/O模块）ControlNet I/O（1756-I/O模块）。
4.2.3 I/O分派
本次模仿设计中有22个输入，14个输出，由于每个I/O模块有32个输入或输出口，因而采用一种数字量输入模块DC input 1756-IB16,一种数字量输出模块DC output 1756-OB16E，一种以太网模块1756 ENET/B，由于条件有限，不能进行实际程序调试，只能模仿，通过网线实现计算机与PLC连接。
所选用PLC系统为标签类系统，对于标签型系统，在控制程序设计中，输入和输出是用变量来表达，随后这些变量会被分派到相应输入输出端子。
元件I/O分派表4.1如下所示：
表4.1 I/O分派表
输入

输出

符号
功能
符号
功能
Local4:I.Date.0
确认玻璃放置按钮
Local5:O.Date.0
夹具夹紧
Local4:I.Date.1
急停按钮
Local5:O.Date.0
夹具松开
Local4:I.Date.2
光栅检测

Local4:I.Date.3
J处玻璃传感器

Local4:I.Date.4
K处玻璃传感器

Local4:I.Date.5
机器人位置J检测

Local4:I.Date.6
车型1接近开关

Local4:I.Date.7
车型2接近开关

Local4:I.Date.8
车型3接近开关

Local4:I.Date.9
机器人位置D检测

Local4:I.Date.10
对中夹紧确认

Local4:I.Date.11
机器人吸盘

Local4:I.Date.13
机器人C处检测
Local5:O.Date.3
机器人取玻璃
Local4:I.Date.14
机器人D处检测
Local5:O.Date.4
机器人吸盘吸气
Local4:I.Date.15
机器人B处检测
Local5:O.Date.5
机器人运动到B处
Local4:I.Date.16
机器人A处检测
Local5:O.Date.6
机器人运动到A处
Local4:I.Date.17
翻转台F处检测
Local5:O.Date.7
夹具松开
Local4:I.Date.18
翻转台玻璃检测
Local5:O.Date.8
机器人放玻璃

Local5:O.Date.9
机器人回到HOME点
Local4:I.Date.20
枪头A处检测
Local5:O.Date.10
枪头低头
Local4:I.Date.21
枪头I处检测
Local5:O.Date.11
空气泵工作

Local5:O.Date.12
枪头昂首
Local4:I.Date.22
机器人不在E处检测
Local5:O.Date.13
翻转台转向G处
Local4:I.Date.23
翻转确认按钮
Local5:O.Date.14
翻转台转向F处
4.3 控制线路设计
4.3.1 设备布局
按照玻璃涂胶途径，系统设备布置从右到左依次为旋转台、机器人、涂胶枪头装置（在机器人对面）、翻转台。机器人背面是主控制柜，内有AB PLC Logix5555，通过EtherNet与HMI、机器人进行通信。涂胶枪头装置在机器人对面，主控器和机器人通过DeviceNet对涂胶枪头装置进行控制，通过变频器控制电机来控制胶量大小。旋转台和翻转台通过DeviceNet与主控器Logix5555相连接。
图 4.2系统硬件构造图
1）机器人:抓取玻璃并持玻璃移动涂胶。
2）旋转台（涉及对中装置）：放上玻璃夹紧后转向机器人。
3）涂胶枪头装置：喷胶和清洗胶枪头。
4）翻转台：被机器人放上玻璃后翻转面向操作人员。
5）主控制柜：各种各样控制设备，涉及Logix5555和各种继电器。
6）机器人控制柜:机器人控制设备。
7）供胶空气马达：给胶桶加压，使胶从胶桶沿管路流出。
8）供胶系统控制柜：控制胶量大小，涉及PowerFlex700变频器。
9）齿轮泵：提供空气动力，如真空吸盘负压产生。
10）HMI 监控系统：运营状态监控和系统控制。
11）操作台：某些基本操作按钮，如急停、确认等。
12）安全操作门：只要安全操作门打开，系统便停止工作。
13）真空吸盘标定设立：用于标定机器人头部6个真空吸盘位置。
14）光栅：起安全作用，只要光栅检测到障碍物，机器人便不会进入光栅区域，相相应旋转台或翻转台不动作。
4.3.2 电控网络
整个系统设备控制网络重要由EtherNet和DeviceNet以及硬接线构成。网络构造如下图4.3所示：

FANUC机器人
HMI
供胶系统
AB PLC

远程I/O
急停
远程I/O

翻转台

翻转台电动机
翻转台处光栅
旋转台电动机
旋转台处光栅
旋转台

以太网 DeviceNet 硬接线
图4.3 电控网络布置图
AB PLC 基于DeviceNet网络，通过硬接线控制现场合有I/0信号，完毕PLC和所有终端设备之间数据通讯和指令传播。HMI通过EtherNet与主控器和机器人进行通讯，完毕对涂胶系统可视化操控，同步用于报警信息显示等。FANUC机器人与供胶系统通过DeviceNet相连接，可以用机器人自带示教器对胶量大小进行控制。光栅和翻转台则直接连接到远程I/O上，然后通过度接器连到DeviceNet，再到AB PLC Logix5555。
旋转台、翻转台与远程I/O通过DeviceNet连接，是由于旋转台上尚有阀组和占位开关、限位开关等，需要I/O点比较多且较为分散，需继续用DeviceNet传播信号。FANUC机器人头部带有真空吸盘、真空发生器、真空值实时显示屏等，需要用主PLC控制，而主PLC离机器人距离不是很远，故选取直接从PLC I/O模块连线到机器人上某些设备。供胶系统某些设备，例如供胶系统中驱动空气压盘电机变频器在主控柜中，可以采用硬线直接连接。
4.3.3 控制柜设计
1、发热量最大器件放在控制柜上部。普通控制柜内变频器发热量最大，为保证冷却风道畅通，对于非水冷却变频器，如果需要在临近并排安装两台或多台时，安装空间除按使用阐明书规定之外，变频器之间要留有足够距离。如果竖排安装时，两个变频器之间加隔板以增长上部调速器散热效果。控制柜所处位置要便于变频器定期维护。
2、易损部件下方不能放置控制器件。对于易损部件如接触器、迅速熔断器等元件下方不能放置PLC、变频器之类控制器件。避免这些易损部件零件，掉入控制器内部，使得故障范畴加大。
3、发热量较小并且重量最大器件放在控制柜下部。像电抗器此类器件，重量大、发热量又相对比较小，因此普通放置在控制柜下部。
4.4 重要设备程序流程
4.4.1 旋转台控制程序流程
旋转台流程图如下图4.4所示，分为A面和B面，两个面构造相似，以A面作简介。
A面上有5个占位开关，用于检测有无玻璃放到旋转台上以及玻璃大小；当玻璃被放到旋转台上后，占位开关被压下，通过被压下占位开关便可以判断玻璃大小和类型（只能判断是先后风挡玻璃还是三角窗玻璃，由于三角窗玻璃比较小，压不到图4.5中（1）号占位开关）。对中装置两边有夹臂，用来夹紧玻璃，由阀导驱动，实现夹紧和松开。当放好玻璃按下确认按钮后，对中装置便夹紧玻璃，然后依照对中装置压下玻璃辨认开关判断出玻璃类型，并将玻璃类型信号通过DeviceNet传送给PLC，玻璃类型判断完毕之后，若旋转台光栅区域没有障碍物，旋转台便逆时针旋转，达到180°时，旋转台下面接近开关被触发，旋转台便停止旋转，此时旋转台A面面向机器人，等待机器人过来取玻璃。旋转台旋转到位后，通过DeviceNet将信号传送给Logix5555，Logix5555再通过Ethernet将信号传给机器人，告知机器人可以取玻璃了。旋转台工作流程如图4.4所示。

电机准备

J面有无玻璃
Y N

光栅处安全否？
Y N

给出旋转信号
Y N

夹紧并输送车型

机器人处在安全位置？
Y
等待
N

旋转台旋转

图4.4 旋转台流程图
图4.5中标号（9）是一排光栅，在下图旋转台左边旋转台旋转能遇到地方设立了一种光栅区域，该光栅区域重要起安全保护作用，当操作人员持预解决好玻璃，进入光栅区域，此时光栅感应到障碍物，将信号送到PLC，PLC将不容许机器人进入光栅区域和旋转台动作，以防止误伤操作人员。如果机器人正在旋转台区域运动，一旦光栅区域检测到障碍物，机器人便及时停止动作，避免导致进入光栅区域人员伤害。

3
7

5
2

6
4

1

图4.5 旋转台
1）占位开关：检测先后风挡玻璃。
2）占位开关：检测大三角窗。
3）占位开关：检测小三角窗。
4）对中装置上夹臂：用于夹紧玻璃。
5）玻璃辨认开关：判断玻璃类型。
6）阀导：驱动对中装置上夹臂。
7）光栅：障碍物检测。
注意：从外面进入旋转台和翻转台区域时光栅起到保护作用，但如果有人进入机器人工作区域，外面光栅将不会起到保护作用。因而在机器人两边也设立光栅区域，当机器人工作时，如果浮现突发事件导致有人进入到了机器人工作区域，这时内部光栅便会检测到障碍物，机器人便停止运动，防止导致人员伤害。但是在调试机器人运动轨迹时，保证机器人不会进入内部光栅区域，以防误检测。
控制程序如下所示：

4.4.2 ROBOT控制程序流程
机器人在该系统中重要工作是从旋转台上抓取玻璃后涂胶，涂胶完毕后将玻璃放到翻转台上，然后返回原点，等待下一次抓取玻璃。重要是运用了机器人高精度、高速度、高可靠性特点，其工作流程如下图4.6所示。
机器位于HOME处

旋转台已夹紧？

N
K面有玻璃？
Y
N
Y
抓取玻璃

Y
运动到B处并喷胶

Y
运动到A处等待

翻转台与否准备好？
Y
N
Y
放玻璃

机器人运动到HOME点

图4.6 机器人流程图
1
3
2
如图4.7所示，机器人上共有6个真空吸盘，每个吸盘最大可承载8.8kg重量，6个吸盘最大可承载52.8kg。当旋转台上玻璃准备好后，机器人便去抓取玻璃，当吸盘接触玻璃时，AB PLC Logix5555控制真空发生器打开阀门，真空吸盘内产生负压，开始吸取玻璃，真空值实时显示屏实时显示6个真空吸盘真空度，且每个真空吸盘均有一种批示灯与之相应，真空度达到设定值时批示灯便亮，当6个真空吸盘都达到设定真空值-6.0时，6个真空吸盘真空度批示灯全亮，此时吸盘将玻璃牢固吸住，对中装置夹臂便松开玻璃，机器人吸着玻璃走到涂胶枪头迈进行涂胶，涂胶轨迹、速度与胶量大小配合是依照玻璃类型拟定。在AB PLC Log