浅谈自动压砖机与机器人之间的通信

    许健文 彭钊明

    

    

    

    摘 要：本文重点论述了自动压砖机与机器人之间的通信方法，详细介绍了自动压砖机与机器人通信所需的连接信号及其定义。

    关键词：自动压砖机;机器人;通信信号;PLC系统

    1 前 言

    自动压砖机是对均匀粉料施加一定压力，使其形成砖坯的高效自动化生产设备，是粉料压制成型的核心设备，一般需要布料、取砖等设备配合组成全自动化生产线。近年来，工厂生产智能化、自动化要求越来越高，一方面要求生产效率高，一方面又要求产品能实现柔性化生产。为满足此种变化趋势，选用机器人作为自动压砖机的取砖配套设备，将会是一个很好的选择。当选用机器人作为压机配套设备，势必会涉及到压机系统与机器人系统如何协调工作的问题，本文将专门论述压机与机器人之间的通信。

    2 自动压砖机与机器人的通信方法

    本文所说的自动压砖机采用PLC为控制核心，搭配触摸屏作为人机交互界面，目前机器人与自动压砖机通信方法主要有以下3种。

    2.1 采用“I/O点”硬连接线方式

    这是最常用的一种通信方式，也是机器人标配的通信模式，自動压砖机与机器人通信依靠传输DC24V信号的电缆线。压机的PLC系统直接接收机器人发出的DC24V信号，此通信方式优点是简单可靠，直观方便，即使机器人系统出现意外停电等情况，压机系统依然能够单独操作，而不会出现通信故障，缺点是当需要通信的信号较多时，系统所需的实物连接线也需要较多。

    2.2 采用现场总线的通信方式

    采用现场总线方式通信，主要有PROFIBUS、Modbus等RS485串行通信协议，自动压砖机与机器人通信依靠通信电缆。压机的PLC系统直接识别机器人的通信地址，此通信方式优点是配置灵活，连接线少，特别适合需要较多通信信号的情况，缺点是因为PLC系统是通过GSD文件识别机器人的地址，PLC程序组态包含机器人部分，如果机器人系统出现意外停电等情况，压机的PLC系统会出现通信故障，压机系统在短时间内无法单独操作。

    2.3 采用工业以太网的连接方式

    采用工业以太网通信，主要有PROFINET、EtherCAT等以太网通信协议，自动压砖机与机器人通信依靠网线。压机的PLC系统直接识别机器人的IP地址，此通信方式优点是通信速度快，连接线少，特别适合要求较多、较快通信信号的情况，缺点是压机PLC系统需要支持工业以太网协议。

    机器人厂家是通过配置不同的通信卡，控制系统增加相应的通信协议内容来实现以上3种不同的通信方式，因此选用哪一种通信方式，首先要充分考虑到本身压机PLC系统的组态，然后找机器人厂家确定具体通信配置。

    3 自动压砖机与机器人通信信号定义

    压机与机器人通信信号分为机器人输出信号、机器人输入信号即对应压机输入信号和压机输出信号。因为各种自动压砖机实际工况各不相同，具体通信信号数量还要根据工艺要求适当增加，本文只列出压机与机器人之间最基本的通信信号及其定义。

    3.1机器人输出信号（对应压机输入信号）

    a.机器人程序运行中

    b.机器人程序暂停中

    c.机器人有故障

    d.机器人在原点位置

    e.机器人在安全区域

    f.机器人取砖完成

    g.机器人码垛完成

    3.2 机器人输入信号（对应压机输出信号）

    a.机器人程序暂停

    b.机器人报警复位

    c.机器人程序暂停后继续

    d.机器人程序启动

    e.机器人程序停止

    f.机器人运行夹砖

    g.压机运动部件处于安全位置

    4 压机与机器人通信具体事例

    以下采用发那科机器人，触摸屏作为压机的人机界面，采用I/O点通信来做一个具体实例讲解，整个工作流程主要是压机负责压砖，机器人负责码砖。通过压机触摸屏来同时操作压机与机器人。

    4.1 压机与机器人协同工作布局

    4.2 发那科机器人通信参数设置

    发那科机器人通信设置主要是通过示教器，将已经定义好的输入输出端子，一一映射到压机程序上自定义功能的I/O端子上，定义好的输入输出端子功能无法更改，我们只需要了解清楚端子对应的功能定义即可，具体如图2、图3。

    4.3 连接I/O点接线板信号

    将发那科配置的I/O点接线板信号连接到压机PLC系统，具体如图4。

    4.4 组态通信画面

    在压机触摸屏上组态好通信画面，具体参数如图5。

    完成以上步骤后，压机与机器人的通信工作基本完成，通过压机触摸屏可以清楚了解到机器人程序的运行情况，并在触摸屏上实现机器人程序的外部启动、暂停、暂停后继续、停止等功能，在正常生产过程中，客户只需要通过压机触摸屏就能方便修改压机参数，同时监控机器人动作。

    5 结 语

    综合以上论述，本文所讲的压机与机器人通信内容，适用于各种不同种类的自动压砖机与机器人配合，通过将机器人信号集成到压机PLC系统，再将压机系统连接到智能数据采集系统，压机与机器人的实时信息就能自动链接到客户的ERP生产系统或者通过工业以太网，将设备当前运行状况传送到客户的ipad或手机上实现随时随地监控。

    参考文献

    [1] 发那科机器人培训教材.上海发那科（fanuc）机器人有限公司.

    [2] 廖常初.大中型PLC应用教程[M].机械工业出版社，2005.2.

    [3] 王文，周苏，涂嘉庆.人机界面设计[M].科学出版社，2011.8.